Implementação paralela do Modo de Transformada em 4D Inclinado para uma nova versão do JPEG Pleno Model

Abstract

Mídias plenópticas possibilitam uma representação visual mais completa da realidade, o que torna seu uso atraente para aplicações multimídia que necessitam ser visualmente imersivas e realísticas. O JPEG Pleno é uma família de padrões que providencia um arcabouço comum para a representação e compressão desses tipos de mídia, dentre as quais estão os light fields. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma nova versão do JPEG Pleno Model (JPLM), o software de referência para o arcabouço, que esteja em conformidade com a segunda edição da norma ISO/IEC 21794-2, que, entre outras coisas, prevê a integração do Modo de Transformada em 4D (4D-TM) Inclinado. Nesse sentido, o 4D-TM Inclinado é um novo modo de codificação que, quando comparado ao 4D-TM original, oferece uma maior eficiência de codificação mediante um custo computacional elevado para codificar light fields. Tendo em vista esse custo computacional e com o benefício do desenvolvimento já feito na versão paralela do JPLM, um segundo objetivo deste trabalho foi tornar a implementação paralela de forma a melhorar a velocidade de codificação desse modo. Com esse fim, dois esquemas de paralelismo foram considerados: o primeiro é um paralelismo a nível de bloco, enquanto que o segundo paraleliza a busca de inclinação ótima para a transformada de inclinada. Para avaliar a eficiência de codificação, foram produzidas curvas de taxa-distorção (RD), que relacionam a taxa, em bits por pixel, com a qualidade de codificação, mensurada através da métrica PSNR (relação sinal-ruído de pico), para a versão do 4D-TM Inclinado implementada e para o 4D-TM do JPLM; a partir das curvas de RD, calculou-se a taxa delta de Bjøntegaard, que representa a diferença de eficiência média entre as duas curvas. No quesito de desempenho, foi realizada uma comparação direta entre o tempo de codificação do software desenvolvido, com variações no número de threads usadas em cada experimento, e o do modelo de verificação do 4D-TM Inclinado para avaliar a aceleração propiciada pelo paralelismo. Quanto aos resultados, as métricas de taxa-distorção obtidas são comparáveis às apresentadas no artigo original descrevendo o 4D-TM Inclinado, as quais validam a eficiência de codificação da implementação desenvolvida. Ademais, graças à paralelização, o tempo de codificação de light fields foi diminuído em até quatro vezes, o que pode propiciar uma maior adoção do 4D-TM Inclinado. Em suma, tanto o objetivo inicial de integrar o 4D-TM Inclinado em uma nova versão do JPLM quanto o objetivo de melhorar a velocidade de codificação desse modo foram bem sucedidos.