基于TILE-Gx36多核处理器的HEVC视频并行编码技术的设计与实现

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nyxjm2008
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HEVC作为H.264/AVC后的新一代视频编码标准,其初衷主要是相比于H.264/AVC能够节省一半的码率。然而,由于HEVC引入了新的特性,招致了更高的计算复杂度。伴随着芯片集成化工艺的发展,集成化的众核平台开始面向市场,并成功运用在相关应用上。所以本文选择采用TILE-Gx36集成化众核平台来开展研究工作,深入探究HEVC中可用于并行处理的模块以及语法单元,合理利用平台的众核资源,设计相应的资源调度方案,提升编码效率。本文的主要研究成果包括以下三个方面:(1)设计了一种高并行度的帧内/帧间联合WPP编码方案。由于HEVC中的波前并行算法并行度较低,本文通过分析CTU在帧内和帧间的依赖关系,发现当CTU在帧内编码完成且满足帧间依赖性后,不用等待该帧后续CTU编码完成便能开启后续帧的编码工作,据此进一步提高并行编码的并行度,同时针对实际编码中受限的多核资源,制定相应的资源调度策略,提升多核资源的利用率,加快整体编码进程。(2)设计了一种高并行度的快速运动估计方案。深入分析运动估计并行算法存在的数据间的依赖关系与提高并行度两方面的矛盾,对此通过利用有向无环图有效表示数据间依赖关系,并利用其入度矩阵来更新循环处理后的依赖关系,然后以MER中PU为基础单元进行并行处理,进一步提高运动估计的并行度,整体上提高并行编码加速比。(3)设计了一种快速环路滤波并行方案。经过分析发现,由于环路滤波中的去方块滤波与预测处理、SAO与去方块滤波间均存在一个LCU行的高时延,从而严重影响并行编码效率。对此通过将LCU进行分割处理,实现预测与去方块滤波隔离处理。此时,去方块滤波则无需再间隔一个LCU行的延时,可以更快地对编码后LCU进行处理,SAO在去方块处理后也可以更快进入工作,整体上改善高时延问题,提高编码效率。本文针对所设计的三种方案在多核平台进行实现,分别设计了测试实验和相关对比实验。其中高并行度的帧内/帧间联合WPP编码方案在保证不影响编码质量条件下,并行加速比能够达到9.2;高并行度的快速运动估计并行方案提高了并行度,显著提高了视频编码的速度,其并行加速比可达到30.2;快速环路滤波并行方案降低了该模块与预测编码间的时延,最大并行加速比达到2.98。由实验结果可看出本文所设计的并行编码技术既能保证了视频质量,又提升了并行编码的效率。
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