多核并行計(jì)算在流媒體服務(wù)系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、隨著人們對(duì)流媒體技術(shù)的要求越來越高，提高視頻服務(wù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是有必要的，要解決這個(gè)問題，一方面是要提高網(wǎng)絡(luò)帶寬，另一方面就是提高視頻壓縮速率和優(yōu)化傳輸協(xié)議。目前，國(guó)內(nèi)外很多芯片生產(chǎn)廠家正在致力于多核技術(shù)的研究和發(fā)展，多核技術(shù)可以降低芯片的頻率，從而在降低了系統(tǒng)功耗的同時(shí)，提高芯片的運(yùn)算速度。另外，近幾年并行計(jì)算技術(shù)飛速發(fā)展，并行計(jì)算通過對(duì)計(jì)算任務(wù)的合理劃分，使計(jì)算資源得到充分利用，從而高效地解決大型復(fù)雜的計(jì)算問題。本文結(jié)合多核并行技術(shù)對(duì)

2、MPEG—4視頻編碼過程加以改進(jìn)。 首先，本文介紹了流媒體服務(wù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)，包括視頻流的獲取、視頻的編碼以及視頻服務(wù)器與客戶端之間的傳輸協(xié)議等部分。本文主要研究后兩部分。之后對(duì)MPEG視頻壓縮算法中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法以及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)進(jìn)行了分析。 然后，對(duì)MPEG—4標(biāo)準(zhǔn)中的壓縮算法進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)壓縮算法中存在很多并行性。并行性主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：不同視頻對(duì)象在編碼器中分別單獨(dú)進(jìn)行處理；VOP幀間編碼時(shí)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)

3、算法。針對(duì)第一方面，本文將不同對(duì)象分配到不同的計(jì)算資源上，并且提出了一個(gè)對(duì)視頻對(duì)象的調(diào)度算法，用來保證各個(gè)視頻對(duì)象在并行編碼過程中的時(shí)間同步性；針對(duì)第二方面，本文對(duì)串行的方向菱形運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法進(jìn)行了改進(jìn)，得到基于并行和預(yù)測(cè)的方向菱形運(yùn)動(dòng)估計(jì)（PPDDME）算法。分別在雙核平臺(tái)UP—OMAP5910和PC機(jī)上用多線程對(duì)算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)和模擬，實(shí)驗(yàn)中采用M&D和Stefan兩個(gè)幀序列，以整個(gè)幀的內(nèi)容作為一個(gè)對(duì)象平面進(jìn)行模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，使用8

4、核的并行算法相比串行的方向菱形運(yùn)動(dòng)估計(jì)算法在壓縮速度上得到了接近3倍的提高，考慮到進(jìn)程間通信等因素，效果比較明顯。 最后，本文對(duì)流媒體服務(wù)系統(tǒng)中的傳輸協(xié)議進(jìn)行了分析，并且選取了RTP/RTCP應(yīng)用于本系統(tǒng)中。在應(yīng)用中，RTP主要負(fù)責(zé)服務(wù)器端與客戶端的數(shù)據(jù)傳輸，而RTCP主要負(fù)責(zé)服務(wù)器與客戶端之間的控制信息的傳輸。RTP協(xié)議通過自適應(yīng)算法取得傳輸過程中的丟包率、網(wǎng)絡(luò)的抖動(dòng)情況以及接收端的接收能力，其中接收端的接受能力包括接收緩沖區(qū)