Soluções para redução de complexidade da transcodificação de vídeos HEVC para AV1

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Borges, Alex Machado
• Orientador(a): Corrêa, Guilherme Ribeiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Computação
• Departamento: Centro de Desenvolvimento Tecnológico
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Transcodificação de vídeo; HEVC; Av1; Video transcoding
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/4349

O atual estado da arte em codificação de vídeos, o HEVC, foi desenvolvido para abarcar vídeos em alta definição (HD). No entanto, apesar de oferecer suporte para vídeos em ultra alta resolução (UHD), suas ferramentas não são eficientes para tratar esse tipo de mídia. Mesmo assim, é o HEVC que melhor oferece resultados de compressão de vídeos atualmente. Entretanto, o HEVC possui elevados custos de utilização (royalties), principalmente para empresas de streaming de vídeos. A fim de oferecer um padrão de codificação de vídeo a um preço acessível para as empresas de streaming, a Alliance for Open Media (AOMedia) foi fundada. A AOMedia desenvolveu o AOMedia Video 1 (AV1), que é focado em vídeos UHD para streaming, e lançou no início de 2018 a sua primeira especificação de bitstream. O AV1 é computacionalmente intensivo para uso comercial, pois trabalhos apontam um tempo de codificação que supera em 50 vezes o tempo de codificação do HEVC. Mesmo o AV1 necessitando de otimizações para permitir processamento de vídeo em tempo aceitável, é do interesse da indústria de streaming de vídeos que seus produtos sejam oferecidos com menor custo aos seus clientes. Para tanto, modificar o formato dos vídeos se torna crucial numa estratégia empresarial por diversas razões, como tornar o custo do serviço mais acessível ou permitir uma compatibilidade maior entre cliente e servidor. Para tanto, utilizam-se técnicas de transcodificação de vídeos, no qual o arquivo codificado é transformado em outro formato. Este trabalho apresenta um conjunto de soluções para permitir uma aceleração do tempo de transcodificação dos vídeos codificados em HEVC para o AV1. Essas transcodificações fazem uso do reaproveitamento de informações de particionamentos do bitstream do HEVC para simplificar decisões durante o processo de recodificação do AV1. Foram desenvolvidas quatro propostas que atingem diferentes níveis de redução de complexidade através do uso de diferentes níveis de agressividade. Utiliza-se de um conceito denominado nível de profundidade para limitar o processamento em cada uma das propostas. Dentre as propostas apresentadas, destaca-se a solução que apresentou menor aumento de BD-Rate por porcentagem de tempo reduzida na transcodificação, que apresentou uma redução de 35% do tempo de codificação do AV1 a um custo de aumento médio de 5,7% do BD-rate do vídeo. Os testes foram realizados com vídeos em três resoluções diferentes (HD720, HD1080 e UHD4K).