基于CUDA的幀間預(yù)測(cè)優(yōu)化及并行化.pdf

1、作為H.264/AVC編碼框架的主要模塊，幀間預(yù)測(cè)模塊通過多幀預(yù)測(cè)、亞像素運(yùn)動(dòng)估計(jì)、基于率失真優(yōu)化的模式?jīng)Q策等方式實(shí)現(xiàn)壓縮效率的提升，但也使得整個(gè)模塊耗時(shí)長(zhǎng)，資源占用率高；另一方面，基于GPU的并行編程框架CUDA（Compute Unified Device Architecture）的不斷發(fā)展，使得GPU成為計(jì)算機(jī)上另一個(gè)可編程以及可執(zhí)行單元，與此同時(shí)GPU在科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域的計(jì)算能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過CPU；因此，考慮如何基于CUDA平臺(tái)加速

2、幀間預(yù)測(cè)模塊達(dá)到整體編碼效率的提升已經(jīng)成為多媒體技術(shù)和高性能計(jì)算領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題。
　　通過對(duì)多種分辨率、幀率以及視頻數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在幀間預(yù)測(cè)編碼過程中運(yùn)動(dòng)向量在局部域和全局域分布具有趨勢(shì)一致性的特征，并且不同模式編碼塊的運(yùn)動(dòng)向量具有強(qiáng)相關(guān)性；基于以上規(guī)律以及CUDA平臺(tái)的特征，對(duì)串行環(huán)境下的幀間預(yù)測(cè)模塊從整體框架和核心算法兩個(gè)角度進(jìn)行優(yōu)化，主要有：（1）基于CUDA平臺(tái)將幀間預(yù)測(cè)模塊劃分為插值濾波模塊、運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊和多模

3、式運(yùn)動(dòng)向量合成模塊等若干子模塊；（2）針對(duì)傳統(tǒng)全搜索算法在搜索機(jī)制上的盲目性和快速搜索算法多條件分支難以在充分調(diào)用CUDA平臺(tái)計(jì)算資源的特點(diǎn)，提出并實(shí)現(xiàn)了面向運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的自適應(yīng)迭代搜索算法；（3）為降低單線程計(jì)算負(fù)載、充分利用鄰域運(yùn)動(dòng)信息同時(shí)避免因數(shù)據(jù)依賴而導(dǎo)致并發(fā)度不高的問題，提出并實(shí)現(xiàn)了基于域劃分和雙抽樣的預(yù)搜索機(jī)制；（4）基于運(yùn)動(dòng)向量的層間相關(guān)性特點(diǎn)，提出并實(shí)現(xiàn)基于層間編碼塊的最優(yōu)運(yùn)動(dòng)向量合并機(jī)制。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比全搜