本文關鍵詞：新一代視頻編碼技術的并行算法設計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在當今蓬勃發(fā)展的信息時代,數(shù)字視頻由于高效、直觀的信息表達方式而備受青睞。隨著H.264與HEVC視頻編碼標準的推出,實現(xiàn)高性能的視頻壓縮已成為現(xiàn)實,但同時編解碼的計算復雜度大大提高,嚴重制約了視頻編解碼的運行速度。近幾年,GPU (Graphic Processing Unit,圖形處理器)技術快速發(fā)展,其突出的浮點運算和并行計算性能越來越適合通用計算。2008年,OpenCL計算框架的提出使得基于CPU與GPU組建的異構平臺開發(fā)出并行加速算法成為可能。因此,本文利用GPU眾核環(huán)境對H.264解碼器和HEVC中CABAC熵編碼開發(fā)出并行算法,以提高高清視頻編解碼的速度,滿足實際應用需要。本文工作主要包括三部分：(1)針對H.264解碼器中運算復雜度較大的各算法模塊進行并行算法設計。包括對反量化與DCT反變換設計出全并行算法,對亮度1/4像素內(nèi)插及色度1/8像素內(nèi)插設計出不同并行度的并行算法,對幀內(nèi)重建和幀間重建有針對性地設計出對角并行和全并行算法。(2)針對HEVC編碼器中耗時較多的CABAC模塊進行并行算法設計,主要對CABAC中的語法元素預處理過程設計出兩種不同并行度的全并行算法。(3)針對整個H.264解碼器及HEVC編碼器分別設計出CPU雙線程+GPU多線程并行方案,進一步增強編解碼的加速效果。以上三項工作均通過OpenCL編程在CPU+GPU異構平臺上予以實現(xiàn)。文中進行了大量的實驗,實驗結果表明,與標準的JM13.2解碼器相比,本文設計的H.264并行解碼器在保證視頻解碼性能一致的條件下,顯著提高了解碼速度,實現(xiàn)了高清晰視頻實時解碼重建(幀率≥30fps)的應用要求；與x265相比,本文設計的HEVC中CABAC并行算法有效地提高了計算效率,運行耗時顯著降低。
【關鍵詞】：H.264 HEVC GPU 高清視頻 并行算法
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN919.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-12
• 1.1 課題研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.3 本文研究內(nèi)容與結構安排10-12
• 1.3.1 本文研究內(nèi)容10-11
• 1.3.2 本文結構安排11-12
• 2 H.264、HEVC視頻編碼標準和OpenCL概述12-31
• 2.1 視頻編碼發(fā)展歷程12-13
• 2.2 H.264視頻編碼器框架13-14
• 2.3 H.264視頻解碼關鍵技術14-22
• 2.3.1 H.264解碼器框架14-15
• 2.3.2 熵解碼15
• 2.3.3 反量化和DCT反變換15-18
• 2.3.4 預測重建18-22
• 2.4 HEVC視頻編碼器框架22
• 2.5 HEVC視頻編碼技術22-27
• 2.5.1 編碼樹單元結構22-24
• 2.5.2 CABAC基本原理24-27
• 2.6 OpenCL概述27-31
• 2.6.1 GPU硬件結構27-28
• 2.6.2 OpenCL架構28-31
• 3 H.264、HEVC視頻編解碼的并行算法設計與基于OpenCL的實現(xiàn)31-48
• 3.1 H.264解碼器并行方案整體設計31-33
• 3.2 H.264解碼器關鍵模塊的并行算法設計與基于OpenCL的實現(xiàn)33-43
• 3.2.1 反量化與DCT反變換并行算法設計33-36
• 3.2.2 亞像素內(nèi)插并行算法設計36-38
• 3.2.3 幀內(nèi)視頻圖像重建并行算法設計38-42
• 3.2.4 幀間視頻圖像重建并行算法設計42-43
• 3.3 HEVC中CABAC的并行算法設計與基于OpenCL的實現(xiàn)43-48
• 3.3.1 CABAC中全并行算法設計43-46
• 3.3.2 CPUDT+GPUMT并行方案設計46-48
• 4 實驗結果舉例與分析48-60
• 4.1 H.264解碼器中并行算法的實驗結果與分析49-54
• 4.1.1 反量化和DCT反變換并行算法實驗結果與分析50-51
• 4.1.2 亞像素內(nèi)插并行算法實驗結果與分析51-52
• 4.1.3 幀內(nèi)圖像重建并行算法實驗結果與分析52-53
• 4.1.4 幀間圖像重建并行算法實驗結果與分析53-54
• 4.2 H.264解碼器整體性能分析54-56
• 4.3 HEVC中CABAC并行算法的實驗結果與分析56-60
• 4.3.1 語法元素預處理實驗結果與分析56-57
• 4.3.2 CPUDT+GPUMT并行方案實驗結果與分析57-60
• 結論60-62
• 參考文獻62-65
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況65-66
• 致謝66-67

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 蘇奇;張發(fā)存;;H.264/AVC快速幀內(nèi)預測模式選擇新算法[J];計算機應用;2011年02期

2 朱秀昌;李欣;陳杰;;新一代視頻編碼標準——HEVC[J];南京郵電大學學報(自然科學版);2013年03期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王曉鋒;HEVC幀間預測與CU劃分快速算法[D];西安電子科技大學;2014年

  本文關鍵詞：新一代視頻編碼技術的并行算法設計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：348376