RDE-AGMO: seleção automática de pontos de controle eficientes para codificadores HEVC utilizando algoritmos genéticos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Machado, ítalo Dombrowski
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/6087
Resumo: Due to the high energy consumption of the video encoding process of HEVC encoders and the fact that they must be executed on billions of mobile devices that have limited energy reserves, it is of extreme interest to reduce the energy consumption of these applications. Aiming to achieve reduction, energy controllers that manage the energy consumption of HEVC encoders have been proposed. Thereunto, these controls have a set of configurations called Control Points (PCs) that are dynamically selected to reduce or increase their consumption when necessary. This set of PCs is extremely important for the performance of the controller and is assembled through the sensitivity analysis process. Despite this being a complex task of multiobjective optimization and crucial for the efficiency of the controller, the methods applied to carry out this technical selection analysis presents aspects that can be improved. Since the current sensitivity analysis methodologies require an expert to manually create and select PCs, it is impossible to evaluate an acceptable set of configurations and for the developer to accurately choose the consumption heterogeneity of their PCs. Therefore, this dissertation presents the RDE-AGMO Rate-Distortion-Energy Multiobjective Genetic Algorithm, a multiobjective genetic algorithm (MOGA) capable of selecting efficient configurations with specific energy consumptions for video encoders. The RDEAGMO is able to carry out the sensitivity analysis process in a faster, autonomous and comprehensive way than the currently used methodologies while providing benefits to the controller’s behavior. Furthermore, due to the generality of the algorithm, it can be applied to any coder and controller variable (energy, time, arithmetic complexity) without requiring major modifications. When observing the impact of the RDE-AGMO applicated in the development of a controller, it was possible to notice that there was an improvement in the energy distribution of its PC table, with the mean square error of the configurations decreasing from 41% to 16%. This better distribution in the consumption of PCs consequently increased the possible control range from a maximum of 30% of energy reduction to 70%. Additionally, the average BD-BR caused by the energy controller decreased from 4.07% to 3.45% in exchange for an increase in the consumption error obtained in relation to the desired of only 2.45%.
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spelling RDE-AGMO: seleção automática de pontos de controle eficientes para codificadores HEVC utilizando algoritmos genéticosRDE-AGMO: Automatic Selections of Efficient Control Points for Video encoders Utilizing Multiobjective Genetic AlgorithmsComputaçãoHEVCAGMOProblema de otimizaçãoControle de energiaOptmization problemEnergy controlCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAODue to the high energy consumption of the video encoding process of HEVC encoders and the fact that they must be executed on billions of mobile devices that have limited energy reserves, it is of extreme interest to reduce the energy consumption of these applications. Aiming to achieve reduction, energy controllers that manage the energy consumption of HEVC encoders have been proposed. Thereunto, these controls have a set of configurations called Control Points (PCs) that are dynamically selected to reduce or increase their consumption when necessary. This set of PCs is extremely important for the performance of the controller and is assembled through the sensitivity analysis process. Despite this being a complex task of multiobjective optimization and crucial for the efficiency of the controller, the methods applied to carry out this technical selection analysis presents aspects that can be improved. Since the current sensitivity analysis methodologies require an expert to manually create and select PCs, it is impossible to evaluate an acceptable set of configurations and for the developer to accurately choose the consumption heterogeneity of their PCs. Therefore, this dissertation presents the RDE-AGMO Rate-Distortion-Energy Multiobjective Genetic Algorithm, a multiobjective genetic algorithm (MOGA) capable of selecting efficient configurations with specific energy consumptions for video encoders. The RDEAGMO is able to carry out the sensitivity analysis process in a faster, autonomous and comprehensive way than the currently used methodologies while providing benefits to the controller’s behavior. Furthermore, due to the generality of the algorithm, it can be applied to any coder and controller variable (energy, time, arithmetic complexity) without requiring major modifications. When observing the impact of the RDE-AGMO applicated in the development of a controller, it was possible to notice that there was an improvement in the energy distribution of its PC table, with the mean square error of the configurations decreasing from 41% to 16%. This better distribution in the consumption of PCs consequently increased the possible control range from a maximum of 30% of energy reduction to 70%. Additionally, the average BD-BR caused by the energy controller decreased from 4.07% to 3.45% in exchange for an increase in the consumption error obtained in relation to the desired of only 2.45%.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESDevido ao alto consumo energético do processo de codificação de vídeo dos codificadores HEVC e ao fato de que estes deverão ser executados em bilhões de dispositivos móveis que possuem reservas de energia limitadas, é de extremo interesse reduzir o consumo energético destes softwares. Para isto, foram propostos controladores de energia que gerenciam o consumo energético de codificadores HEVC através da seleção dinâmica de diferentes Pontos de Controle (PCs). Apesar da tarefa de avaliar e selecionar este conjunto de PCs ser uma complexa otimização multiobjetivo e crucial para a eficiência do controle, as metodologias aplicadas para realizar esta análise utilizam técnicas de seleção que possuem aspectos que podem ser melhorados. Pois as atuais metodologias de análise de sensibilidade necessitam que um especialista crie e selecione manualmente os PCs, o que impossibilita a avaliação de um conjunto aceitável de configurações e que o desenvolvedor escolha com precisão a heterogeneidade no consumo de seus PCs. Desta forma, esta dissertação apresenta o RDE-AGMO do inglês Rate-Distortion-Energy, um algoritmo genético multiobjetivo (AGMO) capaz de selecionar configurações eficientes e com consumos energéticos específicos para codificadores de vídeo. O RDE-AGMO é capaz de realizar o processo de análise de sensibilidade de forma mais veloz, autônoma e abrangente do que as metodologias atualmente utilizadas enquanto proporciona benefícios ao comportamento do controlador. Além disto, devido a generalidade do algoritmo, este pode ser aplicado a qualquer codificador e variável de controle (energia, tempo, complexidade aritmética) sem precisar de grandes modificações. Ao observarmos o impacto da utilização do RDE-AGMO no desenvolvimento de um controlador foi possível notar que houve uma melhora na distribuição energética da sua tabela de PCs, com o erro médio quadrático das configurações diminuindo de 41% para 16%. Esta melhor distribuição no consumo dos PCs consequentemente aumentou a faixa de controle possível de um máximo de 30% de redução energética para 70%. Ademais, o BD-BR médio causado pelo controle energético caiu de 4,07% para 3,45% em troca de um acréscimo no erro do consumo obtido em relação ao desejado de apenas 2,45%.Universidade Federal de PelotasCentro de Desenvolvimento TecnológicoPrograma de Pós-Graduação em ComputaçãoUFPelBrasilhttp://lattes.cnpq.br/4419120851329555http://lattes.cnpq.br/8251926321102019Porto, Marcelo Schiavonhttp://lattes.cnpq.br/5741927083446578Palomino, Daniel Munari Vilchezhttp://lattes.cnpq.br/3163503973303585Zatt, BrunoMachado, ítalo Dombrowski2020-06-29T12:49:10Z2020-06-29T12:49:10Z2020-03-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMACHADO, Italo Dombrowski. RDE-AGMO: Seleção Automática de Pontos de Controle Eficientes para Codificadores HEVC Utilizando Algoritmos Genéticos. 2020. 97 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Programa de Pós-Graduação em Computação, Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2020.http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/6087porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPEL2025-07-17T17:58:34Zoai:guaiaca.ufpel.edu.br:prefix/6087Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufpel.edu.br/oai/requestrippel@ufpel.edu.br || repositorio@ufpel.edu.br || aline.batista@ufpel.edu.bropendoar:2025-07-17T17:58:34Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca - Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)false
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