VP9视频解码环路滤波并行优化

发布时间：2019-11-05 16:48

【摘要】：480P标清视频已经无法满足客户的需求，720P、1080P高清视频已逐渐成为主流，4K分辨率超高清视频更是未来视频消费的大势所趋。但随之带来是高涨的网络带宽，以往的标准视频标准对高清视频的压缩率已经满足不了时代发展需求。在这样的背景下，Google完成了新一代的视频解码标准VP9制定工作。简要介绍了新视频标准VP9的编解码工作流程，以及VP9相对于其它视频编解码标准引进的新技术。通过深入解析VP9环路滤波工作流程，发现可能存在的数据相关，然后调整结构使得VP9环路滤波并行成为可能。在基于Wang的环路滤波影响边界有限范围的理论基础上，推广应用到VP9的环路滤波。VP9中滤波边界像素相互独立的聚集在一起形成了BFP(Block Filter Partition)。BFP中得像素都是未经过滤波处理，可以当滤波的初始数据。BFP执行是有先后顺序，BFP之间是存在数据相关的，前一个BFP还未完成滤波计算，后一个BFP就不能进行相应计算。通过在基础块划分BFP，每个块有8个BFP组成，帧中块相对应的BFP可以并行执行。通过这样方法使得VP9环路滤波并行成为可能以及在理想情况下，可使得并行效率最大化。基于开源视频编解码器FFmpeg对VP9的环路滤波模块进行并行优化，并分别在2-core和4-core处理器上进行测试。测试结果表明，该优化算法提高了环路滤波效率，2-core和4-core分别平均提升百分比为16.8%，28.1%。而且随着处理器核数的增加效果更加明显，说明该算法有良好的扩展性和高效性。
【图文】：

过程图,编解码,过程,概率值

华中科技大学硕士学位论文复位到初始状态，这样保证了后面帧的解码跟前面的关键帧没有关联。跟 VP8 相似，VP9 压缩比特流是使用一个 8 位算术编码引擎（布尔编码器）。对整体帧解码来说，概率模型是固定的，所有的概率在解码之前都已经计算好了，每个概率值都有一个默认值。这些概率值都被存储在一个帧的上下文中，解码器包含了 4 个这样的帧上下文存储，这些参数信息都用来帧的解码。在帧被解码的过程中，概率值是可以自适应变化的。基于帧在解码时出现的概率，重新计算得到概率值，而得到新的概率值将被存储在下一个帧的上下文中，为接下来的帧的解码做好准备。

数据帧结构

基于帧在解码时出现的概率，重新计算得到概率值，而得到新的概率值将被存储在下一个帧的上下文中，，为接下来的帧的解码做好准备。图 2.1 VP9 编解码过程VP9 压缩比特流由一个个数据帧组成，每帧数据分为 3 个分区。不同于 VP8 有时候多于 3 个分区，VP9 没有数据分区，每个帧固定只有 3 个分区，所有的数据都在交错顺序在超级块，这样的结构设计可以为硬件设计师减少很多麻烦。每个帧都是数据帧的格式分为 3 个分区：
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN919.81

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