基于片上異構(gòu)平臺的高性能視頻解碼器的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、高清視頻在日常生活中扮演者越來越重要的角色，隨著視頻分辨率的升高，視頻文件變得越來越大。因此，為了更好的存儲和傳輸視頻文件，視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)也在被不斷的提出和完善。目前，由聯(lián)合視頻編碼組提出的HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)憑借其高效的壓縮效率，被普遍認(rèn)為成為將成為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。HEVC能夠獲得比現(xiàn)如今主流視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264高一倍壓縮率，但同時其代碼的復(fù)雜度也是H.264代碼復(fù)雜度的二到四倍。由于HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)高效的壓縮率，HEVC擁有著良

2、好的發(fā)展前景，但由于其復(fù)雜的視頻編碼結(jié)構(gòu)，使其在普通PC機(jī)和嵌入式環(huán)境下很難達(dá)到實時編碼和解碼。在嵌入式環(huán)境中，由于計算資源的限制，HEVC編解碼在嵌入式環(huán)境下的編/解碼效率將會更低。因此，對HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)的加速優(yōu)化將成為HEVC視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到嵌入式環(huán)境當(dāng)中的關(guān)鍵問題。本文研究了HEVC的編碼標(biāo)準(zhǔn)，并借助GPU的并行計算能力，實現(xiàn)一個基于片上異構(gòu)的嵌入式高效HEVC視頻實時解碼器。
　　本文首先對HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行介紹和分

3、析，認(rèn)為造成HEVC編碼復(fù)雜度提高的主要原因是由于在HEVC標(biāo)準(zhǔn)中采用動態(tài)四叉樹劃分編碼樹單元替代了H.264中固定編碼宏塊。另外，在幀內(nèi)預(yù)測和幀間預(yù)測時，HEVC支持更多模式，提供更多預(yù)測機(jī)制，這同樣是造成HEVC編碼復(fù)雜度升高的原因之一。并且HEVC編碼標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系也是其在并行化實現(xiàn)過程當(dāng)中的阻礙。本系統(tǒng)通過分析HEVC解碼模塊當(dāng)中的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，設(shè)計能夠遵守這種依賴關(guān)系的并行化算法，并且將各個模塊當(dāng)中復(fù)雜的操作并行執(zhí)行，

4、得到一個基于嵌入式平臺的實時HEVC視頻解碼器。同時，本系統(tǒng)通過分析在解碼過程當(dāng)中對數(shù)據(jù)的訪問順序，利用GPU的存儲架構(gòu)特點，降低數(shù)據(jù)在cache當(dāng)中的沖突發(fā)生次數(shù)，提高本系統(tǒng)的解碼效率。
　　在本解碼器的實現(xiàn)過程當(dāng)中，通過分析，將并行度不高且占解碼時間較少的的熵解碼部分在CPU上實現(xiàn)，將并行度較高的反變換/反量化、幀內(nèi)預(yù)測、去方塊濾波、樣本自適應(yīng)補(bǔ)償四個模塊在GPU上執(zhí)行，并且分別設(shè)計適應(yīng)各個模塊的并行化算法。特別是對于幀內(nèi)預(yù)測