视频是重要的数字信息载体,视频传输已经渗透到我们生活的方方面面。随着视频内容增长和视频产业的迅速发展,4K视频和3D视频逐渐走向商用,视频产业链面临更大压力,未来视频市场面临更高分辨率更高要求,超出了H.264/AVC的编码能力范围。在此背景下,新一代视频编码标准HEVC(High Efficiency Video Coding)应运而生。HEVC标准的目标是在相同主观质量下压缩效率提升一倍,压缩效率提升的代价是计算复杂度急剧提升,而HEVC主要面向高清以上分辨率视频的编码,这给HEVC实时编码器的实现带来了很大的困难。视频编码有大量的数据密集型计算,即多个数据执行相同的算数运算,可以视为矢量计算,具有很强的并行计算特性。单指令多数据(SIMD,Single Instruction Multiple Data)技术则是CPU用来处理并行数据的计算,本文深入研究了SIMD技术,在TILE-GX36平台上针对HEVC的亚像素插值和变换模块这两个核心计算模块进行SIMD优化实现,大幅提升编码速度。针对HEVC亚像素插值滤波器复杂度很高的问题,本文设计了简化抽头数的插值滤波器,在运动估计中使用简化的插值滤波器并通过SIMD优化实现,能有效提升编码速度同时压缩效率损失很小。针对HEVC的DCT变换复杂度高且数据位宽较大影响数据并行度的问题,本文提出了舍入低位数据压缩数据位宽的SIMD优化实现方法,能显著提升计算速度同时压缩效率损失可以忽略不计。本文先介绍了HEVC的关键技术和主要模块,分析了HEVC沿用的基于块的混合编码框架(Block-based Hybrid Video Coding Framework)。在本文参与设计的HEVC编码代码中,亚像素插值模块和变换反变换模块占总编码计算量的大部分,本文深入研究这两部分模块,提出了算法优化和SIMD优化实现方法,大幅减少编码计算量,实现高清HEVC实时编码。此外,本文在此基础上基于TILE-GX36众核计算平台实现了HEVC高清实时编码系统,该系统具有良好的性能。