Арзуманян Роман Вадимович, аспирант кафедры «Интеллектуальные многопроцессорные системы»
347922, Ростовская обл., Таганрог, ул. Чехова, 22
Arzumanyan, Roman V., postgraduate of the Intelligent Multiprocessor Systems Department,
22, ul. Chekhova, Taganrog, Rostov Region, 347922
Introduction. The fast program algorithm of arithmetic coding proposed in the paper is for the compression of digital images. It is shown how the complexity of the arithmetic coder algorithm depends on the complexity measures (the input size is not considered). In the course of work, the most computationally complex parts of the arithmetic coder algorithm are determined. Performance optimization of their software implementation is carried out. Codecs with the new algorithm compress photo and video records obtained through the remote probing of water bodies without frame-to-frame difference.
Materials and Methods. In the presented paper, a selection of satellite images of the Azov Sea area was used. At this, the software algorithm of the arithmetic coder was optimized; a theoretical study was conducted; and a computational experiment was performed.
Research Results. The performance of the software implementation of the arithmetic coder is increased by the example of the VP9 video codec. Numerous launches of reference and modified codecs were made to measure the runtime. Comparison of the average time of their execution showed that the modified codec performance is 5.21% higher. The overall performance improvement for arithmetic decoding was 7.33%.
Discussion and Conclusions. Increase in the speed of the latest digital photo and video image compression algorithms allows them to be used on mobile computing platforms, also as part of the onboard electronics of unmanned aerial vehicles. The theoretical results of this work extend tools of the average-case complexity analysis of the algorithm. They can be used in case where the number of algorithm steps depends not only on the input size, but also on non-measurable criteria (for example, on the common RAM access scheme from parallel processors).
Введение. Предложенный в статье быстрый программный алгоритм арифметического кодирования предназначен для сжатия цифровых изображений. Показано, каким образом сложность алгоритма арифметического кодера зависит от критериев сложности (при этом размер входа не учитывается). В процессе работы определены наиболее вычислительно сложные части алгоритма арифметического кодера. Выполнена оптимизация производительности их программной реализации. Кодеки с новым алгоритмом сжимают без учета межкадровой разницы фото- и видеоматериалы, полученные при дистанционном зондировании водных объектов.
Материалы и методы. В представленной научной работе использована подборка спутниковых снимков акватории Азовского моря. При этом оптимизирован программный алгоритм арифметического кодера, проведено теоретическое исследование, выполнен вычислительный эксперимент.
Результаты исследования. Увеличена производительность программной реализации арифметического кодера на примере видеокодека VP9. Для измерения времени выполнения произведены многочисленные запуски эталонного и модифицированного кодеков. Сравнение среднего времени их исполнения показало, что производительность модифицированного кодека на 5,21 % выше. Прирост общей производительности для арифметического декодирования составил 7,33 %.
Обсуждение и заключения. Увеличение скорости работы новейших алгоритмов сжатия цифровых фото- и видеоизображений позволяет применять их на мобильных вычислительных платформах, в том числе в составе бортовой электроники беспилотных летательных аппаратов. Теоретические результаты данной работы расширяют методы анализа сложности алгоритма в среднем случае. Они могут использоваться в ситуации, когда количество шагов алгоритма зависит не только от размеров входа, но и от неизмеримых критериев (например, от схемы обращения к общей оперативной памяти со стороны параллельных процессоров).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.