基于COStream的HEVC并行編碼方法研究.pdf

1、在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，多媒體數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)，視頻數(shù)據(jù)作為其中重要的一種多媒體數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量大、傳播載體多樣性等特點(diǎn)。為了減少存儲(chǔ)成本和傳輸成本，需要對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，各種視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)被相繼提出。COStream是一種以數(shù)據(jù)流編程模型為基礎(chǔ)的編程語(yǔ)言，它以數(shù)據(jù)為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)把通信和計(jì)算分離，利用計(jì)算機(jī)的多核計(jì)算資源，實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算。使用COStream對(duì)視頻編碼程序進(jìn)行改寫來(lái)提升編碼速度具有很好的理論研究和實(shí)際應(yīng)用意義。
　　HEVC(Hi

2、gh Efficiency video coding)/H.265是最新出臺(tái)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它包含了多種不同級(jí)別的數(shù)據(jù)級(jí)和任務(wù)級(jí)的并行特性，主要包括圖像組并行處理、波前并行處理和熵編碼并行處理等。圖像組（Group of Picture，GOP）是一組圖像的集合，圖像組之間沒(méi)有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，可以使用數(shù)據(jù)流對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)并行化處理。圖像在編碼的時(shí)被劃分為多編碼樹單元（Coding Tree Unit，CTU），一個(gè)圖像包含了多行CTU

3、，多個(gè)CTU行可以同時(shí)處理，在滿足數(shù)據(jù)依賴的前提下使用數(shù)據(jù)流對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)并行化處理。HEVC使用基于上下文自適應(yīng)的二進(jìn)制算術(shù)編碼（Context Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC）作為熵編碼算法，熵編碼對(duì)語(yǔ)法元素構(gòu)建上下文概率模型，初始化之后對(duì)語(yǔ)法元素進(jìn)行熵編碼，熵編碼以CTU或者變換單元（Transform Unit，TU）為單位，語(yǔ)法元素按照一定的順序被編碼，把每一個(gè)語(yǔ)法元素的處理

4、看作一個(gè)階段，語(yǔ)法元素之間的順序處理形成一條流水線，使用數(shù)據(jù)流對(duì)熵編碼模塊構(gòu)造流水線，實(shí)現(xiàn)熵編碼的并行處理。另外，由于熵編碼模塊會(huì)被頻繁調(diào)用，當(dāng)前COStream混合編程的后端運(yùn)行機(jī)制會(huì)針對(duì)每一次的調(diào)用都創(chuàng)建線程，執(zhí)行完畢之后銷毀，這樣的處理不夠高效，為了應(yīng)對(duì)這種情況，使用線程池來(lái)代替每次的線程創(chuàng)建和銷毀，使得模塊的運(yùn)行開銷降低。根據(jù)上面三個(gè)模塊的數(shù)據(jù)流特性，利用COStream對(duì)上面三個(gè)模塊進(jìn)行并行化處理，對(duì)于不適合采用數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)的模