基于CPU+GPU混合平臺(tái)的HEVC并行解碼器.pdf

1、HEVC(High Efficiency Video Coding)視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)于2013年1月正式成為最新一代的國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，它的成功發(fā)布將視頻壓縮效率進(jìn)一步提髙，促進(jìn)了視頻技術(shù)的發(fā)展。與上一代編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264相比，HEVC標(biāo)準(zhǔn)能夠在保證視頻質(zhì)量的前提下，將視頻壓縮率提髙為原來的兩倍。但是，這種壓縮率的大幅度提升是以復(fù)雜度的增加為代價(jià)的，這也在很大程度上增加了編/解碼器的實(shí)現(xiàn)難度，特別是在解碼器方面，碼流復(fù)雜度的提升會(huì)直接影響解

2、碼時(shí)間，降低視頻播放速度，制約HEVC標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際應(yīng)用。
　　為了減少計(jì)算復(fù)雜度的增加對(duì)H EVC解碼器效率的影響，本文設(shè)計(jì)了一種基于CTO+GPU混合平臺(tái)的HEVC并行解碼框架，通過CPU與GPU之間良好的信息傳遞和有效配合來髙效地完成解碼任務(wù)。在這一解碼框架中，我們將計(jì)算復(fù)雜度較髙的圖像重構(gòu)部分，包括幀內(nèi)/幀間解碼環(huán)節(jié)，反量化、反變換環(huán)節(jié)，去塊濾波（DF)環(huán)節(jié)以及樣點(diǎn)自適應(yīng)補(bǔ)償（SAO)環(huán)節(jié)，用GPU進(jìn)行并行處理。通過設(shè)計(jì)髙效的

3、并行算法充分利用GPU的眾核特性，并行完成圖像重構(gòu)任務(wù)，大幅度提高圖像重構(gòu)環(huán)節(jié)的速度；而對(duì)于上下文依賴關(guān)系較強(qiáng)的碼流解析和熵解碼環(huán)節(jié)，則用CPU進(jìn)行串行處理。進(jìn)一步，在本文的解碼框架中，CPU共設(shè)置了4個(gè)線程進(jìn)行并行處理，分別為主線程，從線程1，從線程2和從線程3，其中主線程負(fù)責(zé)整體的線程調(diào)度和與GPU的信息交流，從線程1負(fù)責(zé)碼流解析過程，從線程2負(fù)責(zé)熵解碼過程，從線程3負(fù)責(zé)視頻播放。而 GPU負(fù)責(zé)整個(gè)圖像重構(gòu)部分，通過CPU與 GPU

4、的有效配合實(shí)現(xiàn)碼流解析，熵解碼，圖像重構(gòu)以及視頻播放四者的并行，成功的將解碼一幀視頻的時(shí)間減小到四個(gè)環(huán)節(jié)中耗時(shí)最長(zhǎng)的一個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行時(shí)間，從而極大地提髙解碼器的運(yùn)行速度。
　　本文利用CUDA(Compute Unified Device Architecture)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了所提出的各個(gè)并行算法以及整個(gè)并行解碼框架，并采用大量的不同分辨率的視頻碼流對(duì)該并行解碼器進(jìn)行了測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明’本文所設(shè)計(jì)的HEVC并行解碼器能夠顯著地提髙解