Detalhes do Trabalho
Título do Trabalho
Análise Experimental do Uso de Memória em Codificadores de Vídeo Digital do Padrão Emergente VVC/H.266.
Autor(es)
Arthur Cerveira, Felipe Martin Sampaio
Nível / Modalidade
Graduação / Pesquisa
Resumo

Vídeo digital é o formato de mídia mais consumido na internet, estimado em representar 80% de todo o tráfego da rede até o fim de 2021. Esse contexto cria uma maior demanda por codificadores de vídeos mais eficientes. Esses codificadores utilizam técnicas e ferramentas extremamente complexas, agravando os requisitos de memória de aplicações multimídias. Isso se torna um problema, visto que a memória é responsável por grande parte do consumo de energia em sistemas computacionais atuais. Desta forma, o presente trabalho apresenta uma avaliação do uso de memória do novo padrão de codificação de vídeo Versatile Video Coding (VVC/H.266). As análises gerais de memória utilizam como base para comparação o padrão High-Efficiency Video Coding (HEVC). O objetivo deste trabalho é trazer resultados e observações sobre os elevados requisitos de memória do novo padrão. O fluxo de codificação de ambos o VVC/H.266 e o HEVC são baseados no modelo híbrido de compressão de vídeo. Os quadros dos videos são particionados em blocos, que são processados por 3 módulos principais: Predição (Inter-quadros e Intra-quadro), Transformadas e Quantização (T/Q), e Codificação de Entropia. Existe também no codificador os módulos de T/Q Inversas e os Filtros, que são responsáveis por reconstruir quadros codificados do vídeo, para que eles possam ser reutilizados em futuras etapas de Predição. Dentre as principais inovações presentes no novo padrão estão os novos tamanhos grandes de blocos utilizados pelo codificador (maiores que 64x64), que facilitam a codificação de videos com resoluções mais altas (como 4K e 8K). A metodologia adotada consiste em uma avaliação do uso de memória do VVC/H.266 em comparação com o HEVC. Essa análise apresenta uma perspectiva geral e uma específica da Predição Inter-quadros. Os modelos de teste HM (HEVC) e VTM (VVC/H.266) foram utilizados para os experimentos. A análise geral da memória foi realizada utilizando a ferramenta Intel VTune Profiler para monitorar os acessos de escrita e de leitura do codificador. Dentre os resultados obtidos nessa análise geral da memória, temos um aumento significativo dos acessos à memória do VVC comparado ao HEVC (chegando a 13,4x mais acessos). Observamos também como o módulo de Predição Inter-quadros continua sendo o maior gargalo no processo de codificação de ambos os codificadores (representando de 60% à 90% do total de acessos do codificador), e apresentando um crescimento de até 5,3x do VVC/H.266 em comparação ao HEVC. Foi também avaliado o impacto que os novos tamanhos grandes de bloco possuíam nos acessos à memória do VVC/H.266. Nessa análise, foi observado que esses acessos podem atingir até 37,9% dos requisitos totais do codificador. Considerando todos esses resultados, é possível concluir que há espaço para trabalhos que visem minimizar os elevados requisitos de memória observados no VVC/H.266, permitindo assim um uso eficiente de energia durante o processo de codificação de vídeo.

Palavras-Chave
Compressão de vídeos digitais, Padrão VVC/H.266, Avaliação de memória.