多核并行計算在流媒體服務系統(tǒng)中的研究與應用.pdf

1、隨著人們對流媒體技術(shù)的要求越來越高，提高視頻服務系統(tǒng)的實時性是有必要的，要解決這個問題，一方面是要提高網(wǎng)絡帶寬，另一方面就是提高視頻壓縮速率和優(yōu)化傳輸協(xié)議。目前，國內(nèi)外很多芯片生產(chǎn)廠家正在致力于多核技術(shù)的研究和發(fā)展，多核技術(shù)可以降低芯片的頻率，從而在降低了系統(tǒng)功耗的同時，提高芯片的運算速度。另外，近幾年并行計算技術(shù)飛速發(fā)展，并行計算通過對計算任務的合理劃分，使計算資源得到充分利用，從而高效地解決大型復雜的計算問題。本文結(jié)合多核并行技術(shù)對

2、MPEG—4視頻編碼過程加以改進。 首先，本文介紹了流媒體服務系統(tǒng)的整體架構(gòu)，包括視頻流的獲取、視頻的編碼以及視頻服務器與客戶端之間的傳輸協(xié)議等部分。本文主要研究后兩部分。之后對MPEG視頻壓縮算法中的運動估計算法以及運動補償預測進行了分析。 然后，對MPEG—4標準中的壓縮算法進行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)壓縮算法中存在很多并行性。并行性主要體現(xiàn)在以下兩個方面：不同視頻對象在編碼器中分別單獨進行處理；VOP幀間編碼時的運動估計

3、算法。針對第一方面，本文將不同對象分配到不同的計算資源上，并且提出了一個對視頻對象的調(diào)度算法，用來保證各個視頻對象在并行編碼過程中的時間同步性；針對第二方面，本文對串行的方向菱形運動估計算法進行了改進，得到基于并行和預測的方向菱形運動估計（PPDDME）算法。分別在雙核平臺UP—OMAP5910和PC機上用多線程對算法進行了實現(xiàn)和模擬，實驗中采用M&D和Stefan兩個幀序列，以整個幀的內(nèi)容作為一個對象平面進行模擬。實驗結(jié)果證明，使用8

4、核的并行算法相比串行的方向菱形運動估計算法在壓縮速度上得到了接近3倍的提高，考慮到進程間通信等因素，效果比較明顯。 最后，本文對流媒體服務系統(tǒng)中的傳輸協(xié)議進行了分析，并且選取了RTP/RTCP應用于本系統(tǒng)中。在應用中，RTP主要負責服務器端與客戶端的數(shù)據(jù)傳輸，而RTCP主要負責服務器與客戶端之間的控制信息的傳輸。RTP協(xié)議通過自適應算法取得傳輸過程中的丟包率、網(wǎng)絡的抖動情況以及接收端的接收能力，其中接收端的接受能力包括接收緩沖區(qū)