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Exploração no espaço de projeto de arquiteturas para os modos angulares da predição intra quadro do padrão VVC
dc.creator | Borges, Vinicius de Araujo | |
dc.date.accessioned | 2025-04-22T09:46:20Z | |
dc.date.available | 2025-04-22T09:46:20Z | |
dc.date.issued | 2024-08-28 | |
dc.identifier.citation | BORGES, Vinicius de Araujo. Exploração no Espaço de Projeto de Arquiteturas para os Modos Angulares da Predição Intra Quadro do Padrão VVC. 2024. 84 f. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Programa de Pós-Graduação em Computação, Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/15743 | |
dc.description.abstract | Today's society has a high demand for digital videos for various purposes in everyday life. Along with this demand, digital videos are increasingly having more information as their resolutions and frame rates per second increase. When we consider new technologies such as immersive videos, this amount of information can be exponentially greater. To meet this demand, video encoders are needed, responsible for compressing digital videos to sizes that can be stored and/or transmitted between devices with current market configurations. The Versatile Video Coding (VVC) encoder is one of the most current video encoders and was developed to provide greater coding efficiency than previously developed coding standards, in addition to enabling greater versatility for several different types of videos. In order for the standard to encode digital videos efficiently, VVC has several innovations in each of the basic tools of a video encoder. This dissertation proposes the creation of two heuristics and three hardware architectures for the angular modes tool of intra-frame prediction of the VVC coding standard. The objective of this work is to present different strategies focused on reducing computational cost and/or coding efficiency. Both heuristics presented focus on reducing the computational cost of the angular modes tool using strategies such as reducing angular modes and available block sizes. Two architectures created are based on the proposed heuristics, while the third architecture was created with a focus on not generating an impact on coding efficiency and, therefore, supports all modes and all block sizes defined for the tool in VVC. The results extracted from the heuristics show that the reductions in computational cost obtained, considering the entire VVC encoder, range from 18.72% to 60.92% of encoder time reduction. In order to reach these computational cost reduction values, the heuristics generated losses in coding efficiency that range from 2.17% to 8.62% of BD-Rate increase. In the synthesis results, the developed hardware architectures are capable of encoding videos at 1080p@30fps resolution with frequencies between 75.8 MHz and 131.3 MHz. The power dissipated for these frequencies was in the range of 91.65 mW and 755.18 mW, while the required area for each architecture was between 1,453 k gates and 13,508.4 k NAND2 gates. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Design de hardware | pt_BR |
dc.subject | Predição intra quadro | pt_BR |
dc.subject | Modos angulares | pt_BR |
dc.subject | Versatile Video Coding | pt_BR |
dc.subject | Hardware design | pt_BR |
dc.subject | Intra-frame Prediction | pt_BR |
dc.subject | Angular Modes | pt_BR |
dc.title | Exploração no espaço de projeto de arquiteturas para os modos angulares da predição intra quadro do padrão VVC | pt_BR |
dc.title.alternative | Design Space Exploration of Architectures for Angular Modes of Intra-Frame Prediction of the VVC Pattern | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0002-2782-6430 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5451966248477163 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-3421-5830 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/9604735363839730 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Porto, Marcelo Schiavon | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5741927083446578 | pt_BR |
dc.description.resumo | A sociedade atual possui uma alta demanda de vídeos digitais para diversos propósitos da vida cotidiana. Junto com essa demanda, os vídeos digitais passam a ter cada vez mais informações conforme suas resoluções e taxas de quadros por segundo aumentam. Quando consideramos novas tecnologias, como vídeos imersivos, essa quantidade de informação pode ser exponencialmente maior. Para atender essa demanda, são necessários os codificadores de vídeo, responsáveis por comprimir vídeos digitais para tamanhos que possam ser armazenados e/ou transmitidos entre dispositivos com as configurações de mercado atuais. O codificador Versatile Video Coding (VVC) é um dos codificadores de vídeo mais atuais e foi desenvolvido para fornecer uma maior eficiência de codificação que os padrões de codificação anteriormente desenvolvidos, além de possibilitar uma maior versatilidade para diversos tipos de vídeos diferentes. Para que seja possível que o padrão codifique vídeos digitais de forma eficiente, o VVC possui diversas inovações em cada uma das ferramentas básicas de um codificador de vídeo. Esta dissertação propõe a criação de duas heurísticas e três arquiteturas de hardware para a ferramenta de modos angulares da predição intra quadro do padrão de codificação VVC. O objetivo deste trabalho é apresentar diferentes estratégias com foco em redução de custo computacional e/ou eficiência de codificação. Ambas heurísticas apresentadas possuem como foco a redução de custo computacional da ferramenta modos angulares utilizando estratégias como redução de modos angulares e tamanhos de bloco disponíveis. Duas arquiteturas criadas são baseadas nas heurísticas propostas, enquanto a terceira arquitetura foi criada com foco em não gerar impacto na eficiência de codificação e, portanto, suporta todos os modos e todos os tamanhos de bloco definidos para a ferramenta no VVC. Os resultados extraídos das heurísticas mostram que as reduções em custo computacional obtidas, considerando todo o codificador VVC, variam de 18,72% a 60,92% de redução no tempo de codificação. Para que fosse possível chegar nesses valores de redução de custo computacional, as heurísticas geraram perdas na eficiência de codificação que variam de 2,17% a 8,62% de aumento no BD-Rate. Nos resultados de síntese, as arquiteturas de hardware desenvolvidas são capazes de codificar vídeos na resolução 1080p@30qps com frequências entre 75,8 MHz e 131,3 MHz. A potência dissipada para essas frequências ficou no intervalo de 91,65 mW e 755,18 mW, enquanto a área necessária para cada arquitetura ficou entre 1.453 k portas e 13.508,4 k portas NAND2. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Computação | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS EXATAS E DA TERRA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Agostini, Luciano Volcan | |
dc.subject.cnpq1 | CIENCIA DA COMPUTACAO | pt_BR |
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PPGC: Dissertações e Teses [230]
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