近年來,隨著經(jīng)濟(jì)社會和技術(shù)的快速發(fā)展,4K超高清視頻正在逐步走入人們的生活。相比于目前普及的1080p高清視頻,4K超高清視頻達(dá)到了其8倍的數(shù)據(jù)量,但是傳輸帶寬并沒有顯著增加。盡管適用于超高清視頻壓縮的H.265/HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布己有5年之久,然而由于其較高的計算復(fù)雜度,還沒有在應(yīng)用中普及和推廣。目前對H.265/HEVC編碼器的優(yōu)化主要集中在模式快速選擇算法優(yōu)化和多線程并行方式設(shè)計方面,優(yōu)化性能還無法滿足廣電領(lǐng)域4K超高清視頻壓縮的實際應(yīng)用需求。為此,本文基于CPU+GPU的異構(gòu)平臺對H.265/HEVC編碼器耗時較多的幀內(nèi)預(yù)測和幀間預(yù)測模塊以及條帶級并行編碼的負(fù)載均衡問題進(jìn)行了研究,在保證編碼質(zhì)量的前提下,提高H.265/HEVC的編碼速度。本文主要工作如下:（1）針對GPU幀內(nèi)預(yù)測中重建像素不可獲取的問題,設(shè)計了分層的幀內(nèi)預(yù)測方法,其中每一層的預(yù)測都可以利用下一層所生成的重建像素。此外針對幀內(nèi)預(yù)測每個編碼塊的預(yù)測流程進(jìn)行了優(yōu)化,主要包括參考像素生成和參考像素濾波模塊的合并、基于梯度矩陣的幀內(nèi)預(yù)測模式預(yù)選、幀內(nèi)預(yù)測模式的像素預(yù)測和GPU端的編碼比特估計方法。（2）針對并行快速搜... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２?ＣＰＵ與ＧＰＵ晶體管分布圖??Ｆｉｇ．２．２?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｆｏｒ?ＣＰＵ?ａｎｄ?ＧＰＵ??２．２．２?ＣＵＤＡ

?（１．１．０）?￣??圖２．３ＣＵＤＡ編程模型圖??Ｆｉｇ．２．３?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＣＵＤＡ?ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ?ｍｏｄｅｌ??ＣＵＤＡ線程可以劃分為Ｇｒｉｄ和Ｂｌｏｃｋ兩個層次，其中Ｇｒｉｄ和Ｂｌｏｃｋ都可以??通過基于ｕｉｎｔ３定義的矢量類型指定，因此可以使用一維、二維或三維的索引來??標(biāo)識線程。由一個ｋｅｒｎｅｌ啟動的所有線程組成一個Ｇｒｉｄ，?—個Ｇｒｉｄ由許多Ｂｌｏｃｋ??組成，每一個Ｂｌｏｃｋ又由許多線程組成，而Ｂｌｏｃｋ又會細(xì)分成更小的ｗａｒｐ，?ｗａｒｐ??是ＧＰＵ調(diào)度的基本單元，它的大小通常包含３２個線程。??除了定義ｇｒｉｄ、ｂｌｏｃｋ和ｔｈｒｅａｄ的多層編程模型外，ＣＵＤＡ也定義了自己的??內(nèi)存存儲模型。圖２．４展示了?ＣＵＤＡ的存儲模型圖。從圖中可以看出，在一個??ＣＵＤＡ編程模型中

當(dāng)ＧＰＵ端數(shù)據(jù)處理完成并返回到ＣＰＵ后，此時其余的線程獲取到??所需要的數(shù)據(jù)，將繼續(xù)向下執(zhí)行，進(jìn)行ＣＰＵ端的編碼流程。??其中，ＧＰＵ端的數(shù)據(jù)處理流程如下圖２．６所示，ＧＰＵ在接收到視頻幀像素??數(shù)據(jù)及其他編碼參數(shù)之后，首先判斷當(dāng)前幀是否是幀內(nèi)編碼幀，若當(dāng)前幀為幀??內(nèi)編碼幀，則進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測；若當(dāng)前幀不是幀內(nèi)編碼幀，則需要分別進(jìn)行幀內(nèi)??和幀間的雙重預(yù)測。經(jīng)過預(yù)測之后，會得到ＣＰＵ端所需要的數(shù)據(jù)一一四叉樹劃??分結(jié)構(gòu)和每一個葉子節(jié)點的最優(yōu)預(yù)測模式，最后將所得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)剑茫校丈稀??１４??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]低復(fù)雜度的HEVC幀內(nèi)編碼模式?jīng)Q策算法[J]. 朱威,張晗鈺,易瑤,張樺.  小型微型計算機(jī)系統(tǒng). 2017(12)
[2]利用運動信息及率失真代價的HEVC幀間快速算法[J]. 羅志偉,馮桂.  計算機(jī)工程與應(yīng)用. 2017(21)
[3]一種HEVC幀內(nèi)編碼的快速算法[J]. 唐浩漾,荊倩,程穎濤,郭娜.  計算機(jī)工程與應(yīng)用. 2017(18)
[4]Fast prediction unit selection method for HEVC intra prediction based on salient regions[J]. 馮磊,戴明,趙春蕾,熊晶瑩.  Optoelectronics Letters. 2016(04)
[5]H.264中的整數(shù)DCT及其蝶形算法[J]. 孫少林,湯偉,任小青,申莉華.  信息技術(shù). 2013(10)
[6]H.264并行編碼中負(fù)載平衡方法[J]. 侯興松,劉大齊,盛凱,頓玉潔.  中國圖象圖形學(xué)報. 2012(08)

碩士論文
[1]HEVC關(guān)鍵模塊并行算法的設(shè)計與基于GPU的實現(xiàn)[D]. 張維龍.大連理工大學(xué) 2016
[2]基于CUDA的HEVC/H.265環(huán)路濾波并行優(yōu)化[D]. 梅鴻雁.華中科技大學(xué) 2014
[3]HEVC編解碼算法的CUDA優(yōu)化[D]. 徐榮飛.北京郵電大學(xué) 2013



本文編號：3310904