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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
metadata.dc.title: Neural Networks to estimate the probability of residual syntax elements for the av1 codec
Autor(es): Souza, Kelvin Clovis Montoli de
Primeiro Orientador: Ramos, Fábio Luis Livi
1° Membro da banca: Ramos, Fábio Luis Livi
2° Membro da banca: Neves, Bruno Silveira
3° Membro da banca: Nunes, Gerson Alberto Leiria
Resumo: Este trabalho tem como objetivo demonstrar os ganhos e perdas de compressão que podem ser obtidos usando uma Rede Neural para estimar a probabilidade de elementos residuais de sintaxe para o padrão AV1. Desde o início do século XXI, o uso de plataformas que realizam transmissões de vídeo e que se utilizam de recursos visuais tem aumentado. Com a chegada do YouTube em 2005 foi possível notar uma crescente utilização de vídeos em âmbitos mais mundanos, como por exemplo entretenimento. Avançando alguns anos, com o aumento de aplicações relacionadas a redes sociais, o tráfego de vídeo compõe uma grande parcela do tráfego global de dados. Com este cenário em mente, se vê a necessidade de codecs que atinjam um alto grau de compactação de vídeo, codecs são ferramentais que possibilitam a codificação de vídeo, reduzindo consideravelmente o tamanho de uma sequência de vídeo qualquer. Ainda que já existam codecs que atinjam um alto grau de compactação de vídeo, eles são normalmente protegidos por patentes. Em 2018, pelo consórcio Alliance for Open Media (AOM), o codec AOMEDIA Video 1 (AV1) foi lançado, tendo por objetivo fornecer um codec que atingisse um alto grau de compactação de vídeo que fosse livre de royalties e open source. Com isto, devido a recência deste codec, formas que amplifiquem o grau de compactação são desejadas. No escopo do AV1, os elementos sintáticos residuais compõem a maioria dos elementos sintáticos que são codificados durante a entropia, sendo a codificação de entropia o último estágio no fluxo do codec. Portanto, uma estimativa adequada das probabilidades dos elementos sintáticos residuais é vital para obter um fluxo de bits o mais compactado possível, visto que a codificação de entropia depende das probabilidades estarem o mais precisas possíveis para que possa gerar o menor bitstream possível. Para atingir este requisito, um total de 26 modelos de redes neurais artificiais foram avaliadas, resultando em um modelo final que foi capaz de estimar o CDF do elemento sintático DC_sign, com uma margem de erro de 0.11%, quando comparado ao valor original do CDF
Abstract: This work aims to showcase an Artificial Neural Network model to estimate the probability of residual syntax elements for the AV1 standard. Since the beginning of the 21st century, the usage of platforms that utilize video resources has been increasing. With the arrival of YouTube in 2005, it became possible to notice a growing usage of videos for entertainment and other mundane tasks. Over time, with the increase of social media and streaming applications, video traffic has become a large portion of global data traffic. In this context, it is recognized that there is a need for a video coding solution that can achieve a high level of compression. Codecs are a set of tools that are designed to significantly reduce the size of a video sequence. Although codecs that achieve a high compression rate are already available, many of them are locked down through royalty fees, which limits their usage. In 2018, the Alliance for Open Media (AOM) consortium created the codec AOMedia Video 1 (AV1) with the goal of providing a high-compression, royalty-free, open-source video format. As AV1 is a relatively new codec, finding new ways to improve its compression rate is a desired goal. In the AV1 context, residual syntax elements make up most of the entropy coded syntax elements, with entropy encoding being the last stage in the codec workflow. Therefore, accurately estimating their occurrence probabilities is crucial for obtaining a highly compressed bitstream (i.e., entropy encoding relies on these probabilities to compress the input data). To achieve this requisite, a total of 26 Artificial Neural Network models were evaluated, resulting in a final model that was capable of estimating the CDF of the DC_sign Syntax element, with an error of 0.11% when compared to the actual CDF.
metadata.dc.subject: AV1
Codificação de vídeo
Redes Neurais
Elementos sintáticos
Video codification
Neural Networks
Syntax Elements
CNPQ: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
metadata.dc.publisher: Universidade Federal do Pampa
Sigla da Instituição: UNIPAMPA
Campus: Campus Bagé
metadata.dc.identifier.citation: SOUZA, Kelvin Clovis Montoli de. Neural Networks to estimate the probability of residual syntax elements for the av1 codec. 98p. 2023. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharel em Engenharia da Computação) – Universidade Federal do Pampa, Curso de Ciência da Computação, Bagé, 2023.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
metadata.dc.identifier.uri: https://repositorio.unipampa.edu.br/jspui/handle/riu/8126
metadata.dc.date.issued: 1-Feb-2023
???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.appears???Engenharia de Computação

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Trabalho_de_Conclusao_de_Curso___Kelvin_Clovis.pdf7.56 MBAdobe PDF???org.dspace.app.webui.jsptag.ItemTag.view???


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