與H.264相比,高效視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)(HEVC)在保證視頻質(zhì)量相近的情況下,壓縮率可提高一倍。然而,HEVC在獲得高效的編碼性能的同時(shí)也使其編碼復(fù)雜度急劇提高,需要編碼處理終端擁有更高的數(shù)據(jù)處理能力才能達(dá)到實(shí)時(shí)編碼的要求,這給HEVC的推廣應(yīng)用產(chǎn)生了不利影響。熵編碼和去方塊濾波是HEVC編碼器中的兩個(gè)關(guān)鍵模塊,本文基于項(xiàng)目的實(shí)際需求,在BWDSP平臺(tái)上對(duì)熵編碼和去方塊濾波模塊進(jìn)行優(yōu)化實(shí)現(xiàn),其目的就是減少兩個(gè)模塊的運(yùn)算復(fù)雜度,提高其運(yùn)行速度,為HEVC實(shí)時(shí)編碼奠定基礎(chǔ)。本文首先基于BWDSP分別對(duì)熵編碼和去方塊濾波模塊的運(yùn)算復(fù)雜度進(jìn)行深入分析。其次,基于BWDSP搭載的硬件資源,分別從算法級(jí)優(yōu)化、系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化和代碼級(jí)優(yōu)化3種不同層級(jí)的組合優(yōu)化方案對(duì)熵編碼和去方塊濾波模塊進(jìn)行優(yōu)化處理。(1)算法級(jí)優(yōu)化,本文提出一種基于劃分深度的提前終止非濾波邊界進(jìn)入后續(xù)處理的方法,該方法在不影響碼率的情況下大大減少了去方塊濾波過程中無(wú)用的工作量,并提出了一種改進(jìn)的變換系數(shù)熵編碼結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)減少了原算法結(jié)構(gòu)中大量的條件分支,易硬件實(shí)現(xiàn)。(2)系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化,提出了一種基于BWDSP的熵編碼存儲(chǔ)器優(yōu)化策略,權(quán)衡了熵編碼速度和有限的片內(nèi)存儲(chǔ)器之間的矛盾,并提出了一種基于乒乓buffer的DMA數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化方法,該方法提高了數(shù)據(jù)吞吐率,加快了熵編碼運(yùn)行速度。(3)代碼級(jí)優(yōu)化,主要采用循環(huán)展開、軟件流水和加強(qiáng)指令并行優(yōu)化方法進(jìn)行匯編優(yōu)化設(shè)計(jì),并針對(duì)變換系數(shù)矩陣中最后一個(gè)非零系數(shù)的位置等信息的掃描過程設(shè)計(jì)了一種基于單核DSP的多任務(wù)級(jí)并行處理優(yōu)化方案,該優(yōu)化方案的執(zhí)行速度是其傳統(tǒng)串行匯編優(yōu)化方法的7倍以上,并對(duì)上下文模型初始化過程和強(qiáng)濾波過程分別設(shè)計(jì)了相應(yīng)的并行處理架構(gòu)。最后,通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過優(yōu)化,HEVC熵編碼和去方塊濾波模塊的運(yùn)行速度顯著提高,平均加速比分別達(dá)到15倍和6倍。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN919.81
【部分圖文】：

２．１視頻編碼器分層結(jié)構(gòu)逡逑為了適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，ＨＥＶＣ編碼器采用了視頻編碼層（ＶＣＬ）和網(wǎng)絡(luò)逡逑適配層（ＮＡＬ）的兩層結(jié)構(gòu)，如圖２．１所示。輸入視頻圖像進(jìn)入視頻編碼層經(jīng)過編逡逑碼后形成編碼比特流輸出。ＮＡＬ單元是ＨＥＶＣ封裝碼流的工具，即將編碼器輸出逡逑的碼流再經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)適配層將一系列的碼流封裝成一個(gè)個(gè)ＮＡＬ單元［２５］。將封裝好的逡逑一系列ＮＡＬ單元再根據(jù)不同的視頻業(yè)務(wù)采用相應(yīng)的傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸，如點(diǎn)播類逡逑視頻應(yīng)用通常采用可靠的傳輸協(xié)議一ＴＣＰ／ＩＰ，視頻會(huì)議通常采用不可靠的傳輸協(xié)逡逑議（ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ）等。然后，通過有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將ＮＡＬ單元送往用戶終端。到逡逑達(dá)用戶終端之后，首先通過網(wǎng)絡(luò)適配層將送來(lái)的一個(gè)個(gè)ＮＡＬ單元分離出一系列碼逡逑流，然后將分離出的碼流進(jìn)入視頻解碼層經(jīng)過解碼后恢復(fù)出原始視頻圖像。逡逑視頻編碼層邐視頻解碼層逡逑｜邐“逡逑網(wǎng)絡(luò)適配層邐網(wǎng)絡(luò)適配層逡逑｜邋Ｈ．３２０邋｜邋｜邋ＭＰＥＧ邋｜邐｜邋Ｈ．３２４／Ｍ邋｜邋｜邋ＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰ邋｜邐｜邋ＴＣＰ／ＩＰ邋｜逡逑有線網(wǎng)絡(luò)邐無(wú)線網(wǎng)絡(luò)逡逑圖２．１編碼器分層結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ邋２．１邋Ｅｎｃｏｄｅｒ邋ｌａｙｅｒｅｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑２．２邋ＨＥＶＣ視頻編碼框架逡逑ＨＥＶＣ視頻編碼框架是由多層次編碼模塊組成，如圖２．２所示，每個(gè)模塊去除逡逑圖像中不同的冗余信息

測(cè)模式選擇，這里需要對(duì)每一種預(yù)測(cè)模式進(jìn)行驗(yàn)證。在ＨＥＶＣ編碼器中，制定了逡逑３５種預(yù)測(cè)模式可供選擇，從而能夠使幀內(nèi)預(yù)測(cè)產(chǎn)生更冗余更小的預(yù)測(cè)值，使得編逡逑碼效率更好。幀內(nèi)預(yù)測(cè)模式選擇如圖２．３所示。逡逑１６邐１０邐２０邐２１邐２２邐２３邐２４邐２９邋２Ｓ邋２７邐２８邐２０邐３３邐３１邐３２邐３３邐３４逡逑圖２．３邐３５種預(yù)測(cè)模式選擇示意圖逡逑Ｆｉｇ邋２．３邐３５邋ｍｏｄｅｌ邋ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ逡逑Ｐｌａｎａｒ使用四個(gè)角的參考像素得到的兩個(gè)線性預(yù)測(cè)的均值，該模式預(yù)測(cè)值可以逡逑刻畫平緩變換的信號(hào)。ＤＣ模式預(yù)測(cè)是通過計(jì)算參考像素的平均值。３３種角度模式逡逑可以為水平類模式和垂直模式，每一種角度模式都相當(dāng)于在水平或垂直方向上做逡逑了一個(gè)偏移，不同角度對(duì)應(yīng)的偏移值不同。為了提高幀內(nèi)預(yù)測(cè)的效率，ＨＥＶＣ對(duì)８ｘ８逡逑或者更大的預(yù)測(cè)塊在預(yù)測(cè)前對(duì)參考像素進(jìn)行了簡(jiǎn)單的平滑濾波預(yù)處理。并且在功逡逑能更加完善的同時(shí)，那么多的模式選擇同樣也帶來(lái)了巨大的計(jì)算量，會(huì)對(duì)編碼的逡逑實(shí)時(shí)性有所影響。所以，在具體編碼的過程中。我們應(yīng)該充分考慮編碼的圖像紋逡逑理特征以及編碼時(shí)的實(shí)時(shí)性和復(fù)雜性的要求，再去選擇具體的合適的預(yù)測(cè)模式，逡逑這樣就會(huì)使編碼的整體性能達(dá)到最佳的水平。逡逑７逡逑

合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)碩士研宄生學(xué)位論文逡逑２．２．３頓間預(yù)測(cè)逡逑在視頻內(nèi)容沒有產(chǎn)生劇烈變化時(shí)，相鄰圖像間細(xì)節(jié)的變化往往很像似，即幀逡逑與幀之間有很大的圖像內(nèi)容重復(fù)。幀間預(yù)測(cè)利用了相鄰幀之間的時(shí)域相關(guān)性，讓逡逑當(dāng)前幀參考經(jīng)過環(huán)路濾波處理過的重建圖像，對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行幀間預(yù)測(cè)編碼，以達(dá)逡逑到去除時(shí)域冗余的目的。其中運(yùn)動(dòng)估計(jì)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償是幀間預(yù)測(cè)中的兩個(gè)關(guān)鍵模塊。逡逑在大部分情況下，幀間預(yù)測(cè)的壓縮效率遠(yuǎn)高于幀內(nèi)預(yù)測(cè)，可達(dá)數(shù)十倍到上百倍。逡逑與Ｈ．２６４相比，ＨＥＶＣ的幀間預(yù)測(cè)編碼部分總體上與之類似，但在不少方面也進(jìn)逡逑行了改進(jìn)。例如在亞像素插值過程中采用了重新設(shè)計(jì)的插值濾波器，新增了邋Ｍｅｒｇｅ逡逑和ＡＭＶＰ技術(shù)等。通過這幾處方面的改善，使得g彵扔冢齲玻叮�，邋｝x牛鄭帽嗦胄閱苠義系玫攪撕艽蟮奶岣�。帧间�？榛究蚣�，壤_跡玻此盡ｅ義

本文編號(hào)：2820235