Paralelización del particionado de bloques en el estándar de compresión de vídeo VVC

El contenido multimedia en formato vídeo en la actualidad se ha vuelto cada vez más relevante debido a su capacidad para transmitir información de manera efectiva y atractiva. El crecimiento de los formatos multimedia se debe a varios factores técnicos, tales como: • El crecimiento y la popularidad de los dispositivos inteligentes. • Aumento de las plataformas de contenido multimedia en línea. • Atractivo de los contenidos multimedia como medio de comunicación. Considerando las destacadas ventajas presentadas por este formato, es importante señalar que el crecimiento y la relevancia de los formatos multimedia en la actualidad han resultado en una serie de problemas técnicos asociados con la transmisión y el acceso a los contenidos. Específicamente, el principal obstáculo técnico reside en el costo asociado a la calidad de imagen. A medida que se aumenta la calidad, se requiere una mayor capacidad de envío y almacenamiento para garantizar una experiencia óptima del usuario. Para abordar los desafíos del tamaño del formato de vídeo, se ha desarrollado la codificación, un método crucial en la actualidad. La codificación de vídeo es un proceso complejo y costoso que busca reducir el tamaño de la información utilizando técnicas de pérdida adaptativa. Tras este proceso, la decodificación en el receptor permite recuperar el contenido original de los datos y se caracteriza por una mayor velocidad debido a una menor carga computacional. El presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) se enfoca en mejorar el rendimiento de un codificador de vídeo VTM basado en el estándar VVC. La codificación ha evolucionado durante más de 50 años, lo que ha resultado en una carga computacional elevada y un proceso excesivamente lento. Para abordar este problema, se busca implementar técnicas de paralelización que aprovechen el poder de procesamiento de las computadoras modernas. Al utilizar múltiples núcleos, el procesador puede distribuir la carga de trabajo, lo cual se traduce en un mejor rendimiento, siempre y cuando se administre de manera adecuada. El área de mejora se centra en la técnica utilizada para codificar las subsecciones rectangulares en las que se dividen las imágenes. El objetivo principal de la estrategia de paralelización es determinar la aplicabilidad de los modos de codificación en esas secciones de la imagen al mismo tiempo, con el fin de reducir el tiempo necesario para la codificación. Durante este proceso, se calcula un valor que representa el costo computacional de la codificación en un modo específico. A continuación, se selecciona el modo de codificación aplicable con el menor costo computacional para la sección de imagen en proceso. Los resultados obtenidos revelan que el algoritmo muestra una tasa de empeoramiento en bits insignificante, alcanzando solo un 0.68%. Sin embargo, logra una notable aceleración, llegando a ser 1.72 veces más rápido en comparación con la versión original del codificador VTM. ABSTRACT The multimedia content in video format has become increasingly relevant nowadays due to its ability to convey information effectively and attractively. The growth of multimedia formats can be attributed to several technical factors, such as: • The growth and popularity of smart devices. • The increase in online multimedia content platforms. • The appeal of multimedia content as a means of communication. Considering the remarkable advantages offered by this format, it is essential to highlight that the proliferation and significance of multimedia formats in contemporary times have given rise to a range of technical challenges associated with content transmission and accessibility. In particular, the primary technical hurdle revolves around the cost implications linked to ensuring high image quality. As the demand for superior image quality intensifies, greater sending and storage capacity are required to ensure an optimal user experience. To address the inherent challenges posed by the increasingly larger video formats, video coding has been developed as a crucial method in the present era. Video coding is a complex and costly process that aims to reduce the size of information using adaptive loss techniques. Following this process, decoding at the receiver allows for the recovery of the original content from the data and is characterized by higher speed due to lower computational load. The present undergraduate thesis project (TFG) specifically focuses on enhancing the performance and efficiency of a VTM-based video encoder following the VVC standard. Encoding has evolved for over 50 years, resulting in a high computational load and an excessively slow process. In order to tackle this issue effectively, the objective is to implement parallelization techniques that fully harness the immense processing capabilities of modern computers. By utilizing multiple cores, the processor can distribute the workload, leading to improved performance, provided it is managed appropriately. The area of improvement centers around the technique used to encode the rectangular subsections into which the images are divided. The primary objective of the parallelization strategy is to determine the applicability of encoding modes in these image sections simultaneously, in order to reduce the required encoding time. During this process, a value representing the computational cost of encoding in a specific mode is calculated. Next, the applicable encoding mode with the lowest computational cost is selected for the ongoing image section. The findings indicate that the algorithm demonstrates an insignificant decrease in the bit rate, with only a 0.68% reduction. However, it achieves a noteworthy acceleration, performing 1.72 times faster than the original VTM encoder version