H.264是由ITU-T和ISO/IEC两大国际组织共同推出的最新视频编码标准,由于其具有较高的压缩率和良好的网络适应性,在数字视频存储、传输以及多媒体信息服务等领域将得到广泛应用。但是其计算复杂度大大增加,尤其用于高清视频编解码时,H.264编解码的实时性就成了一大难题,为此人们进行了深入研究。现在的PC机都可以装配一块独立显卡。显卡强大的处理能力源于其核心模块—图形处理器(Graphics Processor Unit,GPU)。GPU最初是为3D图形渲染而设计的,具有强大的浮点计算能力和并行特性。可编程GPU的出现,使得GPU不再仅限于图形操作,而可以用于非图形化领域。于是基于GPU的通用计算成了一大研究热点,人们已开始将GPU用于视频编解码。本文充分利用GPU的强大浮点计算能力和并行特性,研究基于GPU的H.264视频并行编解码器的设计与实现问题。运动估计占到了整个编码过程处理时间的60%以上,因此本文将运动估计模块移入GPU进行加速。本文提出了CPU+GPU的并行编码架构,通过打开传统编码器的反馈通路,利用原始帧作为参考帧,实现了CPU和GPU真正并行。本文提出了基于GPU的运动估计算法。实验结果表明该并行架构能显著提高编码速度,对于运动平稳的视频序列具有较好的编码性能。解码器由于直接面向客户端而应用广泛,因此对解码进行加速更具有实际意义。本文根据CPU和GPU各自特性,提出了CPU+GPU的并行解码器:CPU负责码流分析和熵解码,而GPU负责运动补偿、反量化、反变换、重构以及色彩空间转换。本文充分利用GPU的多通道特性,提出了多通道运动补偿、反量化、反变换算法。实验结果表明该并行架构与传统的基于CPU的解码算法相比,能够达到明显的加速效果。通过本文的工作表明,在不升级硬件的条件下,利用GPU强大的计算能力和并行特性提出的并行编解码器,在保持与传统编码器相当性能的同时,能够显著地提高编解码速度,具有良好的适用性。