| Sumario: | En los últimos años la cantidad de tráfico de vídeo en Internet se ha visto incrementado sustancialmente, llegando a ocupar hasta el 70% del tráfico total de Internet en 2015. Además, se espera que este porcentaje siga creciendo en los próximos años con la llegada de contenidos de Ultra Alta Definición, vídeo 3D y multivista, tasas de fotogramas muy altas, mayores profundidades de bits para las muestras, patrones de submuestreo con más muestras para las crominancias, etc. Por esta razón, cada vez se demandan nuevos códecs de mejores prestaciones que sean capaces de comprimir más la señal de vídeo, sin que ello suponga una degradación de la calidad. Con este objetivo, el Joint Collaborative Team on Video Coding lanzó un nuevo estándar de codificación de vídeo en 2013 llamado fligh Efliciency Video Coding (HEVC). Además, en octubre de 2014 se lanzaron las extensiones escalable y multivista y los perfiles de extensión de rango. Por otra parte, en abril de 2015 se amplió el estándar con la extensión para vídeo 3D. Este nuevo códec es capaz de reducir el ancho de banda de su predecesor, esto es, H.264/MPEG-4 Parte 10 — Advanced Vadeo Coding (AVC), un 50% manteniendo la misma calidad objetiva. Sin embargo, esto se consigue introduciendo herramientas que requieren un coste computacional muy alto, por lo que HEVC requiere más del doble de tiempo que H.264/AVC para codificar la misma secuencia. Por ello, muchos de los contenidos que hoy en día están codificados con H.264/AVC, serán próximamente convertidos a HEVC para obtener un ahorro en el ancho de banda cuando sean enviados por Internet u otras redes. Sin embargo, al mismo tiempo, debería conservarse una versión de los vídeos codificada con H.264/AVC para aquellos dispositivos más antiguos que no scan capaces de decodificar HEVC. Así pues, se definen dos escenarios que nos conducen a la temática de esta Tesis: el primero de ellos es la transcodificación a HEVC de secuencias ya existentes y codificadas con H.264/AVC. El segundo consiste en codificar las secuencias de nueva producción en ambos estándares, para que pueda ser decodificada tanto por dispositivos antiguos, como por aquellos que sean compatibles con HEVC, de forma que éstos puedan aprovechar su superior capacidad de compresión. Sin embargo, el mayor problema de estos dos procesos es la gran cantidad de tiempo que HEVC requiere para codificar una secuencia. No obstante, como en ambos casos dicha secuencia estaba también codificada en H.264/AVC o se está codificando en ese momento en ese estándar, parece lógico que exista información que pueda extraerse del flujo de H.264/AVC y que pueda ser reutilizada para acelerar la toma de decisiones en HEVC, reduciendo así su coste computacional. Con todo esto en mente, esta Tesis propone cuatro escenarios diferentes en los que ambos estándares están presentes y, en los cuáles, el codificador de HEVC es acelerado mediante la reutilización de información extraída del flujo de H.264/AVC. El primer escenario es el bien conocido problema de transcodificación heterogénea de vídeo. En segundo lugar, se propone el problema de la codificación simultánea de ambos estándares. Entonces, para ello se propone también otra opción para proveer una versión decodificable en ambos estándares mediante la versión híbrida escalable de HEVC, que utiliza H.264/AVC para codificar la capa base y HEVC para las capas de mejora. Finalmente, por analogía con el caso anterior, se propone el problema de la codificación híbrida multivista de HEVC, en la que la vista base va codificada con H.264/AVC y el resto de vistas con HEVC. Los resultados para la configuración Random Access (acceso aleatorio) muestran que el algoritmo rápido de transcodificación propuesto obtiene una reducción del tiempo de codificación de HEVC del 54% en media, con una penalización en términos de BD-rate (que mide el incremento de la tasa de bits necesario para mantener la misma calidad objetiva) de sólo un 2.7%. En el caso de la codificación simultánea de H.264/AVC y HEVC, se consigue aproximadamente la misma aceleración, pero con un BD-rate de sólo 2.4%. En lo que respecta al codificador híbrido escalable de HEVC, se obtiene una aceleración del 60% con un BD-rate del 2.6%. Finalmente, el codificador híbrido multivista de HEVC obtiene una aceleración del 70%, pero en este caso, debido a las diferencias de iluminación y ruido entre vistas, el BD-rate se incrementa hasta el 4.8% en el caso de 2 vistas y hasta el 5.9% en el caso de 3 vistas.
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