HEVC快速模式判决算法研究及其实时实现

发布时间：2017-05-09 14:11

  本文关键词：HEVC快速模式判决算法研究及其实时实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科技水平的提高,人们对于视频质量的要求越来愈高,要求用更低的码率传输更高质量的视频。HEVC视频压缩标准可以在高性能H.264/AVC的基础上,把压缩效率继续提高一倍。与此同时,HEVC编码器的复杂度相较于H.264/AVC编码器也大大提高,超高清视频编码的计算复杂度与数据吞吐量也远远高于高清视频编码,实时实现困难。研究HEVC快速模式判决算法及其超高清实时实现具有实际应用价值。HEVC快速模式判别算法提高视频编码器单核编码速度,众核处理系统提高编码器并行处理速度,这给超高清实时编码系统的实现带来了可行的解决方案。本文首先基于不同PU层的方差分布的特性提出了适用于高清和超高清编码器的帧内快速选择算法。然后本文结合了众核平台的和编码器模块特性,从算法研究和数据分解两个角度设计并分步实现了HEVC超高清实时编码器系统。接着本文以超高清实时编码器为基础,对编码器模块性能进行分析研究,根据系统模块性能分析结果进行了编码器系统优化和亚像素搜索优化,最终使HEVC超高清编码器性能大幅度提升。总的来说,本文实现了基于单片低功耗众核CPU的超高清准实时编码系统,不仅实现了预期目标,也为下一步的开发工作奠定了扎实的平台基础,提供了理论指导依据。
【关键词】：超高清编码 HEVC 快速模式判别 准实时 并行编码
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN919.81
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-12
• 第一章 绪论12-18
• 1.1 引言12-13
• 1.2 视频压缩编码标准简介13-14
• 1.3 HEVC视频编码研究现状14-15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 1.5 本文组织结构17-18
• 第二章 HEVC编码器关键技术及实现平台介绍18-37
• 2.1 HEVC编码器关键技术18-32
• 2.1.1 HEVC编码图形分割19-22
• 2.1.2 帧内预测22-23
• 2.1.3 帧间预测23-28
• 2.1.4 变换与量化28-29
• 2.1.5 环路滤波29-30
• 2.1.6 CABAC熵编码30-31
• 2.1.7 WPP并行处理31-32
• 2.2 快速模式判决算法研究及实时实现平台32-35
• 2.2.1 HM10参考编码器32-34
• 2.2.2 x265编码器34
• 2.2.3 基于Tile-Gx36的HEVC超高清编码器——J26534-35
• 2.3 本章小结35-37
• 第三章 HEVC帧内快速算法研究与实现37-51
• 3.1 HEVC帧内快速算法研究现状37-40
• 3.1.1 HEVC帧内模块复杂度分析37-38
• 3.1.2 HEVC帧内快速算法研究现状38-40
• 3.2 PU方差统计分布分析40-45
• 3.2.1 PU像素方差统计分布40-42
• 3.2.2 PU像素方差统计分析42-45
• 3.3 帧内层间快速搜索算法45-49
• 3.3.1 自适应阈值设置45-47
• 3.3.2 帧内层间快速搜索算法流程47-49
• 3.4 算法仿真及性能分析49-50
• 3.4.1 测试条件49
• 3.4.2 测试结果49-50
• 3.5 本章小结与展望50-51
• 第四章 基于TILERA-GX36平台的HEVC超高清实时编码器设计与实现51-75
• 4.1 基于Tilera-Gx36平台的实时编码器方案设计51-54
• 4.1.1 HEVC超高清实时编码器设计总方案51-53
• 4.1.2 HEVC超高清实时编码器框架53-54
• 4.2 HEVC超高清编码器中帧间预测模块设计与实现54-62
• 4.2.1 CTU中的模式判别流程54-56
• 4.2.2 CU中的模式判别流程56-57
• 4.2.3 CU中的运动估计流程57-60
• 4.2.4 编码器帧间预测模块存储设计60-62
• 4.3 实时编码器并行方案设计62-66
• 4.3.1 Tile级并行63-64
• 4.3.2 Slice级并行64-65
• 4.3.3 Tile和Slice级并行标志位设计65-66
• 4.4 编码器模块复杂度测试与速度优化66-71
• 4.4.1 HEVC超高清编码器复杂度分析66-68
• 4.4.2 单核变换反变换SIMD指令优化68-71
• 4.5 HEVC超高清实时编码系统性能测试71-74
• 4.5.1 单核串行性能测试71-73
• 4.5.2 多核并行性能测试73-74
• 4.6 本章小结74-75
• 第五章 HEVC超高清实时编码系统模块性能研究75-86
• 5.1 HEVC超高清实时编码器性能仿真平台75-76
• 5.2 仿真平台性能测试76-77
• 5.3 亚像素搜索模块性能分析77-80
• 5.4 样本自适应偏移模块性能分析80-81
• 5.5 率失真优化模块性能分析81-82
• 5.6 P帧中帧内预测模块性能分析82-83
• 5.7 模块性能叠加分析83-84
• 5.8 模块性能分析小节84-85
• 5.9 本章小结85-86
• 第六章 HEVC超高清实时编码器性能优化与测试86-95
• 6.1 HEVC超高清编码系统优化及性能测试86-88
• 6.1.1 编码器系统优化86
• 6.1.2 单核串行性能测试86-88
• 6.2 HEVC超高清编码器的亚像素搜索优化和性能测试88-94
• 6.2.1 亚像素搜索快速算法仿真88-90
• 6.2.2 亚像素搜索模块实现和插值优化90-92
• 6.2.3 单核串行性能测试92-94
• 6.2.4 多核并行性能测试94
• 6.3 本章小结94-95
• 第七章 总结与展望95-97
• 7.1 总结95-96
• 7.2 展望96-97
• 参考文献97-102
• 致谢102-104
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文104-106

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