基于COStream的HEVC并行編碼方法研究.pdf

1、在互聯(lián)網(wǎng)時代，多媒體數(shù)據(jù)爆炸性增長，視頻數(shù)據(jù)作為其中重要的一種多媒體數(shù)據(jù)，具有數(shù)據(jù)量大、傳播載體多樣性等特點。為了減少存儲成本和傳輸成本，需要對視頻數(shù)據(jù)進行壓縮，各種視頻編碼標準被相繼提出。COStream是一種以數(shù)據(jù)流編程模型為基礎(chǔ)的編程語言，它以數(shù)據(jù)為驅(qū)動，通過把通信和計算分離，利用計算機的多核計算資源，實現(xiàn)并行計算。使用COStream對視頻編碼程序進行改寫來提升編碼速度具有很好的理論研究和實際應(yīng)用意義。
　　HEVC(Hi

2、gh Efficiency video coding)/H.265是最新出臺的視頻編碼標準，它包含了多種不同級別的數(shù)據(jù)級和任務(wù)級的并行特性，主要包括圖像組并行處理、波前并行處理和熵編碼并行處理等。圖像組（Group of Picture，GOP）是一組圖像的集合，圖像組之間沒有數(shù)據(jù)依賴關(guān)系，可以使用數(shù)據(jù)流對其進行優(yōu)化，實現(xiàn)并行化處理。圖像在編碼的時被劃分為多編碼樹單元（Coding Tree Unit，CTU），一個圖像包含了多行CTU

3、，多個CTU行可以同時處理，在滿足數(shù)據(jù)依賴的前提下使用數(shù)據(jù)流對其進行優(yōu)化，實現(xiàn)并行化處理。HEVC使用基于上下文自適應(yīng)的二進制算術(shù)編碼（Context Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC）作為熵編碼算法，熵編碼對語法元素構(gòu)建上下文概率模型，初始化之后對語法元素進行熵編碼，熵編碼以CTU或者變換單元（Transform Unit，TU）為單位，語法元素按照一定的順序被編碼，把每一個語法元素的處理

4、看作一個階段，語法元素之間的順序處理形成一條流水線，使用數(shù)據(jù)流對熵編碼模塊構(gòu)造流水線，實現(xiàn)熵編碼的并行處理。另外，由于熵編碼模塊會被頻繁調(diào)用，當(dāng)前COStream混合編程的后端運行機制會針對每一次的調(diào)用都創(chuàng)建線程，執(zhí)行完畢之后銷毀，這樣的處理不夠高效，為了應(yīng)對這種情況，使用線程池來代替每次的線程創(chuàng)建和銷毀，使得模塊的運行開銷降低。根據(jù)上面三個模塊的數(shù)據(jù)流特性，利用COStream對上面三個模塊進行并行化處理，對于不適合采用數(shù)據(jù)流實現(xiàn)的模