基于Epiphany的HEVC变换编码的并行计算研究

发布时间：2019-09-20 23:35

【摘要】：随着网络以及多媒体技术的飞速发展,对视频图像进行传输所需要存储的数据量也变得越来越大了。因此在保持视频图像清晰度不变的前提下,使其存储量下降成了解决高分辨率视频中图像传输问题的关键。其中通过变换编码来对视频进行压缩,是解决上述问题的一种有效手段。目前广泛地采用离散余弦变换来对视频图像进行压缩编码,例如H.264编码标准,以及于2013年2月推出的最新一代视频编码标准H.265/HEVC中。为解决高分辨率视频图像的传输问题,本文对高性能视频编码(HEVC)中变换编码部分做出了改进,采用多核的Epiphany处理器通过并行计算来实现变换编码对视频图像进行的压缩处理,并针对其中最为耗时的大矩阵乘法运算部分设计出了并行算法,使得变换编码的计算效率得到进一步提高。论文主要研究成果:(1)针对变换编码计算量很大,且变换数据都是二维的,在很多多维数据处理时都需要进行数据的降维处理,算法复杂度较大,降低了计算效率的这一现象。以DCT变换编码为例推导出了其整数变换,由于变换矩阵中都是整数,这样通过移位运算就可以省去大量的加法和乘法运算,提高了计算的效率。并且在二维矩阵中的数据都是在各子块内部进行分块处理的,因此可以比较容易地通过并行进行处理。(2)由于变换编码中有许多的大矩阵乘法运算,若通过串行实现其计算将占用极大的系统资源,为此采用了多核的Epiphany处理器对大矩阵的乘法进行并行计算。给出了通过并行计算来实现可扩展的大矩阵乘法的Cannon算法,以此来提高大矩阵乘法的计算效率。(3)采用基于Zynq与16核的Epiphany混合架构,利用双核的Arm A9架构来运行基于ubuntu系统的HM模型的HEVC编码器。通过多核硬件平台来对基于Epiphany的HEVC变换编码并行计算进行验证。对实验结果及可行性进行分析,最后准备将对上述两部分的多核并行处理应用到标准HM模型编码器中。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.8

【共引文献】