AbstractsBiology & Animal Science

Nas últimas décadas, os avanços na indústria de semicondutores possibilitaram um grande desenvolvimento no campo de sistemas multimédia, principalmente devido ao contínuo aumento de poder computacional e à disponibilidade de infraestruturas de comunicação confiáveis. Diversos padrões de compressão de vídeo foram desenvolvidos neste período com o objetivo de reduzir as taxas de bits sem afetar a qualidade do vídeo codificado. O padrão High Efficiency Video Coding (HEVC), recentemente lançado pelo Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC), tornou-se o estado-da-arte em compressão de vídeo e deve gradualmente substituir o seu predecessor, o H.264/AVC, dentro de poucos anos. O HEVC provê elevados níveis de compressão em comparação com outros padrões, mas tais ganhos são associados a grandes aumentos na complexidade computacional e, consequentemente, no tempo da codificação, prejudicando ou até mesmo impedindo a operação do codificador em dispositivos portáteis e em sistemas de tempo real, especialmente para vídeos de alta resolução. O foco desta tese concentra-se na complexidade computacional de codificadores HEVC, com contribuições que se estendem desde a análise da eficiência de compressão e da complexidade computacional do padrão até a redução e o ajuste dinâmico da sua complexidade de codificação. A primeira contribuição desta tese é uma análise detalhada das funcionalidades e ferramentas de codificação que compõem o HEVC, a qual foi realizada com vistas à identificação das operações mais complexas do processo de codificação. Cinco algoritmos para escalonamento dinâmico da complexidade de codificação representam a segunda contribuição da tese. Todos eles se baseiam no ajuste das novas estruturas de particionamento de trama introduzidas pelo novo padrão, nomeadamente as Unidades de Codificação e as Unidades de Predição, as quais foram identificadas como responsáveis por uma grande parcela da complexidade computacional do codificador HEVC. O melhor algoritmo de escalonamento desenvolvido provê reduções de até 50% na complexidade computacional com perdas negligenciáveis na eficiência da compressão e reduções de até 80% com perdas pequenas ou médias. A terceira contribuição desta tese consiste em um conjunto de esquemas de finalização antecipada baseados em técnicas de mineração de dados, os quais procuram reduzir a complexidade computacional demandada pelos processos de decisão das melhores estruturas de particionamento de trama, nomeadamente as Árvores de Codificação, as Unidades de Predição e as Árvores Residuais Quadráticas. Embora os esquemas não permitam escalonamento dinâmico, reduções de até 65% na complexidade computacional foram obtidas com perdas muito pequenas na eficiência de compressão. Finalmente, a quarta contribuição da tese consiste em um sistema de controlo que utiliza as três contribuições anteriores com a finalidade de ajustar o tempo de codificação sempre que necessário, com o objetivo de mantê-lo abaixo de um determinado alvo. O sistema de controlo utiliza configurações de codificação…