AVS编码器的模式判决优化与多核并行实现

发布时间：2018-02-21 20:47

本文关键词： AVS 运动估计 SKIP判决多核并行负载均衡　出处：《西安电子科技大学》2014年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：互联网和移动通信行业的快速发展对视频编码的需求十分迫切。为破解视频编码被国外标准垄断的困境,我国发展出AVS标准,该标准初步达到先进技术水平。目前开源XAVS编码器对高清编码的支持很不到位,本文对该编码器进行多方面优化,致力于在视频质量只有很小下降的基础上提升编码速率,为高清编码提供条件。本文首先对AVS标准进行理论研究,着重对比AVS和H.264的标准异同与性能差异,同时分模块对AVS编码器进行简要介绍,为编码器优化奠定基础。为了在视频编码过程中充分利用多核处理器的性能,本文引入并行编程的概念,并通过Amdahl定律对多核并行编码的加速性能进行分析。本文第三部分针对XAVS编码器实现优化,着重提升编码速率。由于模式判决在编码时间中所占比例达70%左右,而其中运动估计模块又最为耗时,因此本文先对XAVS中默认的UMHS运动估计算法进行多方面优化,着重减少搜索点的数目与搜索步骤。经测试优化算法在PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)下降不超过0.1dB、编码码率上升幅度不大于0.5%的前提下,编码帧率有12%到19%的提升。由于SKIP模式提前判决对于提升编码速率具有重要意义,本文引入基于HVS(Human Visual System)的SKIP判决算法,通过对宏块的亮度、对比度、方差等参数进行建模,使用新的SKIP判决模型,避免以往SKIP判决中最为复杂的运动搜索步骤。通过测试分析,加入新判决算法后在编码质量下降轻微的基础上,SKIP判决比例平均上升了57%,编码帧率大约提升9%。将优化的运动估计和SKIP判决算法合并到模式判决模块,经测试编码帧率平均提升约21%。本文第四部分在XAVS编码器中引入多核并行编码,通过对编码器并行加速性能的对比分析,发现并行编码时普遍存在运算量分布不平衡的问题。本文采用提前预测编码模式的思路,在编码之前对视频帧的运算复杂度进行预判,为每个编码线程分配大致相同的运算量,进而实现并行编码器的负载均衡,改善并行加速性能。在不同核心处理器上的测试表明,加入这些优化使XAVS编码器的编码帧率相对普通并行编码提升幅度在20%左右,并行加速比例可超过3.6倍,同时编码码率上升一般控制在1%以内,而PSNR下降不超过0.35dB。
[Abstract]:In order to make full use of multi - core processor ' s performance in video coding , this paper proposes a new SKIP decision algorithm to improve coding rate . In order to make full use of multi - core processor ' s performance in video coding , this paper introduces the concept of parallel programming .

【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN919.81

【参考文献】