AVS編碼器的模式判決優(yōu)化與多核并行實(shí)現(xiàn).pdf

1、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信行業(yè)的快速發(fā)展對視頻編碼的需求十分迫切。為破解視頻編碼被國外標(biāo)準(zhǔn)壟斷的困境，我國發(fā)展出AVS標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)初步達(dá)到先進(jìn)技術(shù)水平。目前開源XAVS編碼器對高清編碼的支持很不到位，本文對該編碼器進(jìn)行多方面優(yōu)化，致力于在視頻質(zhì)量只有很小下降的基礎(chǔ)上提升編碼速率，為高清編碼提供條件。
　　本文首先對AVS標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行理論研究，著重對比AVS和H.264的標(biāo)準(zhǔn)異同與性能差異，同時(shí)分模塊對AVS編碼器進(jìn)行簡要介紹，為編碼器優(yōu)化奠定基

2、礎(chǔ)。為了在視頻編碼過程中充分利用多核處理器的性能，本文引入并行編程的概念，并通過Amdahl定律對多核并行編碼的加速性能進(jìn)行分析。
　　本文第三部分針對XAVS編碼器實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，著重提升編碼速率。由于模式判決在編碼時(shí)間中所占比例達(dá)70％左右，而其中運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊又最為耗時(shí)，因此本文先對XAVS中默認(rèn)的UMHS運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行多方面優(yōu)化，著重減少搜索點(diǎn)的數(shù)目與搜索步驟。經(jīng)測試優(yōu)化算法在PSNR（Peak Signal to Noise

3、Ratio）下降不超過0.1dB、編碼碼率上升幅度不大于0.5%的前提下，編碼幀率有12%到19%的提升。由于SKIP模式提前判決對于提升編碼速率具有重要意義，本文引入基于HVS（Human Visual System）的SKIP判決算法，通過對宏塊的亮度、對比度、方差等參數(shù)進(jìn)行建模，使用新的SKIP判決模型，避免以往SKIP判決中最為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)搜索步驟。通過測試分析，加入新判決算法后在編碼質(zhì)量下降輕微的基礎(chǔ)上，SKIP判決比例平均上升

4、了57%，編碼幀率大約提升9%。將優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)估計(jì)和SKIP判決算法合并到模式判決模塊，經(jīng)測試編碼幀率平均提升約21%。
　　本文第四部分在 XAVS編碼器中引入多核并行編碼，通過對編碼器并行加速性能的對比分析，發(fā)現(xiàn)并行編碼時(shí)普遍存在運(yùn)算量分布不平衡的問題。本文采用提前預(yù)測編碼模式的思路，在編碼之前對視頻幀的運(yùn)算復(fù)雜度進(jìn)行預(yù)判，為每個(gè)編碼線程分配大致相同的運(yùn)算量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并行編碼器的負(fù)載均衡，改善并行加速性能。在不同核心處理器上的測