Obtenc¸ ˜ao dos Thresholds

Uma vez que a heur´ıstica Early Skip/DIS utiliza dois modos (Skip e DIS) para o esquema de decis ˜ao antecipada, dois thresholds s ˜ao necess ´arios neste processo. O primeiro ´e respons ´avel por definir o maior custo RD do modo Skip, o qual evitar ´a que o codificador avalie os demais modos/ferramentas, inclusive o DIS. O segundo valor de thresholds define o maior custo RD de Skip ou DIS que evita que o codificador teste os demais modos de codificac¸ ˜ao.

A heur´ıstica Early Skip/DIS inicia definindo estes valores de thresholds, que s ˜ao obtidos durante a codificac¸ ˜ao das oito primeiras Unidades de Acesso (Access Unit - AU) da sequ ˆencia. As demais AUs s ˜ao codificadas atrav ´es da aplicac¸ ˜ao do algoritmo n ´ucleo da heur´ıstica Early Skip/DIS, utilizando os thresholds encontrados. Os valores de thresholds s ˜ao definidos, obrigatoriamente, no in´ıcio da aplicac¸ ˜ao da heur´ıstica e estes valores podem ser atualizados em per´ıodos pr ´e-determinados de tempo a fim de garantir uma maior efici ˆencia no processo de adaptac¸ ˜ao da heur´ıstica ao v´ıdeo processado.

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E importante destacar que dois thresholds s ˜ao gerados para cada tamanho de PU poss´ıvel, uma vez que a taxa de ocorr ˆencia dos modos Skip e DIS varia de acordo com este par ˆametro. Desta forma, ao todo, utilizam-se oito thresholds na heur´ıstica Early Skip/DIS, entretanto, visto que todo o processo ´e o mesmo para qualquer tamanho de PU, a descric¸ ˜ao ser ´a realizada em uma forma independente de tamanho.

O processo de obtenc¸ ˜ao dos thresholds ´e composto pela avaliac¸ ˜ao da taxa de ocorr ˆencia dos modos Skip e DIS, visando estimar a probabilidade de ocorr ˆencia des- tes para um dado custo RD. Desta forma, uma vez encontrado um custo RD r, o qual resulta em uma taxa de ocorr ˆencia X% (onde X ´e definido pelo usu ´ario ou aplicac¸ ˜ao), o valor do threshold pode ser definido como r. Assim, a heur´ıstica Early Skip/DIS tende a acertar aproximadamente X% dos casos.

Duas m ´etricas de avaliac¸ ˜ao de taxa de ocorr ˆencia s ˜ao utilizadas no processo de obtenc¸ ˜ao dos thresholds para a heur´ıstica apresentada neste cap´ıtulo. A primeira ´e a m ´etrica T O, definida na Equac¸ ˜ao 3 na sec¸ ˜ao 5.1. A segunda m ´etrica utilizada no esquema proposto ´e denominada Taxa de Ocorr ˆencia Combinada (T OC), que, diferentemente de T O, leva em conta a taxa de ocorr ˆencia de dois modos M 1 e M 2 (onde M 1 e M 2 representam os modos Skip e DIS, respectivamente).

Na heur´ıstica proposta neste trabalho, esta m ´etrica ´e utilizada ap ´os a definic¸ ˜ao do primeiro threshold. Assim, a heur´ıstica avalia a taxa de ocorr ˆencia do modo M 1 de zero at ´e o primeiro threshold encontrado (r), al ´em de avaliar a taxa de ocorr ˆencia combinada dos modos M 1 e M 2 de r + 1 at ´e um segundo valor de custo RD s. De um modo geral, ´e poss´ıvel resumir o processo dizendo que a m ´etrica T OC considera a T O do modo M 1 de zero at ´e um custo RD r. Entretanto, do custo RD r + 1 at ´e s, a m ´etrica T OC considera a ocorr ˆencia de ambos modos M 1 e M 2. A definic¸ ˜ao

matem ´atica desta m ´etrica ´e apresentada na Equac¸ ˜ao 4. T OCM 1,M 2(r, s, d) = Ps i=0SM 1(i, d) + Ps i=r+1SM 2(i, d) " Ps i=0SM 1(i, d) + Ps i=r+1SM 2(i, d)+ Pr i=0NM 1(i, d) + Ps i=r+1NM 1,M 2(i, d) # (4) ´

E importante destacar que esta m ´etrica utiliza as func¸ ˜oes previamente definidas SM(i, d) e NM(i, d). Al ´em disso, a func¸ ˜ao NM 1,M 2(i, d) tamb ´em ´e utilizada, a qual

define o n ´umero de vezes em que o modo M 1 ou M 2 n ˜ao foram definidos para uma dada PU de tamanho d. Durante o processo de definic¸ ˜ao dos thresholds, NM 1,M 2(i, d)

´e incrementado observando o menor custo RD i obtido entre os modos M 1 e M 2. Os thresholds s ˜ao definidos considerando a taxa de ocorr ˆencia dos modos Skip e DIS, visando estimar uma determinada taxa de acerto da heur´ıstica Early Skip/DIS. Neste cen ´ario, taxa de acerto significa a taxa em que a heur´ıstica corretamente evitar ´a a avaliac¸ ˜ao dos demais modos. Por exemplo, se o codificador avaliar apenas o modo Skip, e todos os demais modos - se avaliados - resultassem em um custo RD supe- rior ao do Skip, isto ´e considerado um acerto neste cen ´ario. Assim, os thresholds da heur´ıstica Early Skip/DIS s ˜ao definidos considerando uma taxa de acerto alvo (Target Hit Rate - THR) com base na T O do modo Skip e na TOC dos modos Skip e DIS. O THR pode ser definido pela aplicac¸ ˜ao em que est ´a inserido o codificador de acordo com requisitos de qualidade de imagem e desempenho. ´E importante destacar que, maiores valores de THR acarretar ˜ao em menores thresholds obtidos, conduzindo a menores degradac¸ ˜oes tanto na efici ˆencia de codificac¸ ˜ao quanto na reduc¸ ˜ao de com- plexidade. Entretanto, valores menores de THR resultar ˜ao em valores de threshold maiores, admitindo uma taxa de acerto menor `a heur´ıstica Early Skip/DIS, assim, ha- ver ´a maiores impactos na efici ˆencia de codificac¸ ˜ao, por ´em, tamb ´em haver ´a maior po- tencial para a reduc¸ ˜ao de complexidade.

A fim de expandir o detalhamento sobre o THR, a Figura 29 apresenta dois gr ´aficos de taxa de ocorr ˆencia em func¸ ˜ao do custo RD gerado pelo modo Skip (Figura 28 (c)), destacando quais thresholds seriam utilizados pela heur´ıstica Early Skip/DIS caso o THR selecionado fosse 95% (a) ou 90% (b). Nota-se que, caso o THR selecionado fosse 95%, os valores de threshold para o modo Skip estariam entre 0 e 250 para PUs de tamanho 16x16 e 32x32. Somando-se a isto, para blocos de tamanho 8x8 o threshold da heur´ıstica se encontraria entre 2.000 e 2.250. Por fim, para blocos de tamanho 64x64, o threshold seria maior que 5.000. Considerando o THR 90%, percebe-se que os valores de thresholds s ˜ao superiores quando comparado ao THR 95%. O threshold para PUs de tamanho 32x32 estaria entre 1.250 e 1.500 ao passo que, para blocos de tamanho 16x16, o threshold da heur´ıstica seria aproximadamente 3.750. Uma vez detalhado o prop ´osito da constante THR, o processo de definic¸ ˜ao dos thresholds ser ´a descrito a seguir.

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Figura 29: Exemplo de definic¸ ˜ao de thresholds para heur´ıstica Early Skip/DIS utili- zando (a) THR 95% e (b) THR 90%

A Figura 30 apresenta o fluxograma de obtenc¸ ˜ao dos thresholds da heur´ıstica Early Skip/DIS, utilizando as m ´etricas previamente definidas (T O e T OC), al ´em da constante THR. O primeiro threshold (TH1) define o maior custo RD de Skip onde este modo ocorre com uma taxa THR. Al ´em disso, o segundo threshold obtido (TH2) define o maior custo RD dos modos Skip ou DIS onde um destes ocorre com uma taxa THR.

Uma vez definidos os thresholds da heur´ıstica Early Skip/DIS, o codificador habilita o algoritmo do n ´ucleo de decis ˜ao antecipada, descrito na pr ´oxima sec¸ ˜ao.