本文選題：HEVC + 幀間預測��； 參考：《大連理工大學》2016年碩士論文

【摘要】：近年來隨著高清和超高清視頻的發(fā)展,視頻應用的多樣性和高分辨率給以往的視頻編碼標準帶來了極大的挑戰(zhàn)。為了能夠滿足視頻應用的需求,2013年國際電信聯(lián)盟(ITU-T)的視頻編碼專家組和國際標準化組織(ISO/IEC)的移動視頻專家組通力合作,發(fā)布了最新一代的視頻編碼標準——HEVC。相對于H.264/AVC,在相同圖像質量的前提下,平均可以減少50%的碼率。HEVC在獲得出色視頻壓縮性能的同時其超高的計算復雜度制約了HEVC的廣泛應用。為此有必要提高HEVC的編碼效率。GPU大量的運算單元非常適合通用并行計算。NVIDIA公司于2007年推出的全新通用并行計算架構(CUDA)采用類C語言為實現(xiàn)大規(guī)�？刹⑿械臄�(shù)據(jù)任務提供了良好的計算平臺。利用GPU的眾核特性并行實現(xiàn)視頻編碼算法已經(jīng)成為加速視頻編碼的有效解決方式。本文重點針對HEVC幀間預測和環(huán)路濾波的關鍵模塊進行并行算法的設計,并在CUDA平臺上編程實現(xiàn)。針對分像素插值,本文設計了一種高效的分像素插值并行算法；針對運動估計環(huán)節(jié),本文分別設計了基于梯狀并行的整像素和分像素運動搜索算法；針對DCT變換和IDCT變換,本文設計了一種基于蝶形運算的多層級并行算法；針對量化和反量化模塊進行并行算法的設計；本文設計了一種全并行的去方塊濾波算法；針對樣點自適應補償模塊,對邊界補償和邊帶補償分別設計了像素分類和信息統(tǒng)計、補償值求取的并行算法,設計了基于對角結構的參數(shù)融合并行算法,設計了全并行的濾波補償算法。本文在CPU+GPU異構平臺上用CUDA語言編程實現(xiàn)了所有設計的并行算法。實驗結果表明,對于1080P的高清視頻序列,在保證圖像重構質量的前提下,與原始串行算法相比,本文設計的并行算法能夠取得20倍以上的加速比,能夠有效提高幀間回路的編碼效率。
[Abstract]:In recent years, with the development of high-definition and ultra-high-definition video, the diversity and high resolution of video applications have brought great challenges to the previous video coding standards. In order to meet the needs of video applications, the Video coding expert Group of the International Telecommunication Union (ITU) in 2013 and the Mobile Video expert Group of ISO / IEC of the International Organization for Standardization (ISO / IEC) jointly issued the latest generation of video coding standard, HEVC. Compared with H.264 / AVC, with the same image quality, the average bit rate can be reduced by 50%. HEVC can achieve excellent video compression performance and its high computational complexity restricts the wide application of HEVC. Therefore, it is necessary to improve the coding efficiency of HEVC. GPU with a large number of computing units is very suitable for general parallel computing. NVIDIA introduced a new universal parallel computing architecture in 2007. It provides a good computing platform. Parallel implementation of video coding algorithm based on GPU's multikernel characteristics has become an effective solution to accelerate video coding. This paper focuses on the design of parallel algorithms for the key modules of inter-frame prediction and loop filtering in HEVC, and implements them on the CUDA platform. For sub-pixel interpolation, this paper designs an efficient sub-pixel interpolation parallel algorithm; for motion estimation, this paper designs the whole pixel and sub-pixel motion search algorithm based on ladder parallel; for DCT transform and IDCT transform, In this paper, we design a multi-level parallel algorithm based on butterfly operation; design a parallel algorithm for quantization and inverse quantization module; design a fully parallel de-block filter algorithm; For boundary compensation and sideband compensation, the parallel algorithms of pixel classification and information statistics, compensation value calculation, parameter fusion parallel algorithm based on diagonal structure and full-parallel filtering compensation algorithm are designed respectively. In this paper, all the parallel algorithms are implemented on CPU GPU heterogeneous platform with CUDA programming language. The experimental results show that the parallel algorithm designed in this paper can achieve a speedup ratio of more than 20 times compared with the original serial algorithm under the premise of guaranteeing the image reconstruction quality for 1080P high-definition video sequences. It can effectively improve the coding efficiency of the inter-frame loop.
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN919.81

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